DE10128273B4

DE10128273B4 - Entladungslampe und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10128273B4
Application number: DE10128273A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Shimizu Fukuyo; Shinichi Shimizu Irisawa; Yoshitaka Shimizu Ohshima
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: US6580200B2; JP2001357818A; DE10128273A1; US20020008471A1

Abstract

Entladungslampe (1) mit:
einer Bogenentladungsröhre (2) mit einem lichtemittierenden Bereich, der so ausgestaltet ist, dass eine lichtemittierende Substanz darin durch Verquetschung der Bogenentladungsröhre (2) eingeschlossen ist und dass Entladungselektroden (6) darin gegenüberliegend angeordnet sind; und
einer Abdeckglasröhre (3), die die Bogenentladungsröhre (2) hermetisch abdichtet und bedeckt, um einen gasdichten Raum (5) zwischen der Abdeckglasröhre und der Bogenentladungsröhre zu bilden,
wobei der Wassergehalt des in dem gasdichten Raum (5) eingeschlossenen Gases auf weniger als 130 ppm festgelegt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampe, die für eine Fahrzeugleuchte verwendet wird, und ein Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Entladungslampe mit verbesserter Haltbarkeit auf Grund eines spezifizierten Wassergehalts oder eines Gasdruckes in einem hermetisch verschlossenen Raum zwischen einer Bogenentladungsröhre – einschließlich eines lichtemittierenden Bereichs – eines Entladungskolbens und einer Abdeckglasröhre, die die Bogenentladungsröhre umgibt.
Aus der Druckschrift US 4 949 003 ist bereits eine Entladungslampe mit einem Doppelkolben bekannt, wobei im Raum zwischen Außen- und Innenkolben ein Füllgas mit einer nicht inerten Komponente vorgesehen ist.
Aus der Druckschrift US 4 935 668 ist ebenfalls bereits eine Entladungslampe mit einem Doppelkolben bekannt. Aus der EP 944 109 A1 ist eine Entladungslampe und ein Herstellungsverfahren bekannt.
Diese bekannten Lampen unterscheiden sich jedoch wesentlich hinsichtlich des Wassergehaltes im Raum zwischen Außen- und Innenkolben von der vorliegenden Erfindung.
In jüngster Zeit werden Entladungslampen (nachfolgend auch als Entladungskolben bezeichnet) als Fahrzeugbeleuchtungselemente, etwa als Scheinwerfer für Automobile verwendet. Häufig werden Entladungslampen bzw. Leuchten mit dem folgenden Aufbau verwendet.
Licht wird durch ein Entladungsereignis zwischen in einem Glaskolben, in dem ein Xenongas eingeschlossen ist, gegenüberliegend angeordneten Elektroden emittiert.
Der Aufbau des Entladungskolbens bzw. der Entladungslampe wird im Folgenden schematisch beschrieben. Zunächst werden aus Wolfram hergestellte Entladungselektroden gegenüberliegend in einem gasdichten Raum (gasdichte Kammer) angeordnet, der durch Quetschdichten einer langen dünnen Glasröhre in einem vorbestimmten Abstand erhalten wird, um eine Bogenentladungsröhre einschließlich eines darin vorgesehen sphärischen lichtemittierenden Bereichs zu bilden. Der lichtemittierende Bereich wird mit einem Startergas (Xenon-Gas), Quecksilber und Metallhalogenid (im weiteren als "lichtemittierende Substanz" bezeichnet) gefüllt. Um einen ultravioletten Anteil – mit einer für das menschliche Auge schädlichen Wellenlänge – aus dem von dem lichtemittierenden Bereich emittierten Licht auszuschneiden, ist eine im Wesentlichen zylindrische Abdeckglasröhre vorgesehen, um die Bogenentladungsröhre zu umschließen und abzudichten. Konventionellerweise ist in dem Entladungskolben atmosphärische Luft in einem gasdichten Raum zwischen der Bogenentladungsröhre und der Abdeckglasröhre eingeschlossen.
Im Stand der Technik ergeben sich jedoch die folgenden technischen Probleme.

(1) Im Falle, dass atmosphärische Luft mit hohem Wasseranteil in dem gasdichten Raum zwischen der Bogenentladungsröhre und der Abdeckglasröhre eingeschlossen ist, variiert die Temperatur in dem eingeschlossenen Raum merklich, wenn der Entladungskolben wiederholt ein- und ausgeschaltet wird. Aus diesem Grunde beschlägt der gasdichte Raum leicht. Wenn der gasdichte Raum beschlagen ist, tritt allmählich eine Kapillarkondensation des Wassergehalts in einer engen Lücke zwischen dem kugelförmigen ausgebauchten lichtemittierenden Bereich der Bogenentladungsröhre und der Abdeckglasröhre auf. Als Folge tritt unvorteilhafterweise eine Entglasung (Weißfärbung) und eine Ausdehnung des lichtemittierenden Bereiches auf. Insbesondere wenn Glas hergestellt wird, wird ein Gas mit einem Wassergehalt höher als in der atmosphärischen Luft von einem Brenner abgeschieden und innerhalb der gasdichten Glasröhre eingeschlossen, wodurch ein schwerwiegendes Problem entsteht.
(2) Für gewöhnlich ist ein Xenon-Gas in dem lichtemittierenden Bereich bei ungefähr 0,5 bis 1 MPa eingeschlossen und somit entsteht ein Innendruck in dem lichtemittierenden Bereich von mehreren MPa, wenn der Entladungskolben eingeschaltet wird.

Wenn folglich die Einschaltzeit lang ist, dehnt sich der lichtemittierende Bereich allmählich aus und nähert sich anschließend der Innerwandoberfläche der Abdeckglasröhre an. Als Folge davon wird eine Entglasung hervorgerufen. Ferner gelangt der lichtemittierende Bereich mit der Innenwandoberfläche der Abdeckglasröhre in Berührung, wodurch sich eine Leckbildung oder eine Zerstörung ergibt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der Probleme im Stand der Technik erdacht. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Haltbarkeit von Entladungslampen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Indem ein vorbestimmter Bereich an Wassergehalt oder Druck für ein Gas, das in einem gasdichten Raumbereich zwischen einer Bogenentladungsröhre des Entladungskolbens und einer die Bogenentladungsröhre umschließenden Abdeckglasröhre eingeschlossen ist, spezifiziert wird, kann die Haltbarkeit von Entladungslampen verbessert werden.
Da gemäß der Erfindung der Wassergehalt, der in diesem gasdichten Raum vorhandenen Luft kleingehalten wird, liegt der Taupunkt bei weniger als –40°C. Selbst wenn daher die Entladungslampe wiederholt ein- und ausgeschaltet wird, beschlägt der gasdichte Raum nicht sehr rasch, und es besteht keine Gefahr eine Entglasung (eine Weißfärbung) oder eine Expansion des lichtemittierenden Bereichs durch Kapillarkondensation des Wassergehalts, der in dem engen Raumbereich zwischen dem lichtemittierenden Bereich und der Bogenentladungsröhre und der Abdeckglasröhre erzeugt wird, zu fördern.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es durch Spezifizieren des Wassergehalts des gasdichten Raumes möglich, einen Entladungskolben herzustellen, der nicht rasch beschlägt, selbst wenn der Entladungskolben wiederholt ein- und ausgeschaltet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird der Gaseinführungsvorgang in einem Bereich von 0,03 MPa–1,5 MPa ausgeführt. Es ist daher möglich, eine Entladungslampe herzustellen, die zuverlässig eine Ausdehnung des lichtemittierenden Bereiches vermeiden kann.
Der Dichtvorgang kann so ausgeführt werden, dass die Abdeckglasröhre gekühlt wird, wobei das Gas verflüssigt wird. Auf Grund dessen ist es möglich, die Röhre mit Gas unter einem Druck von 0,1 MPa oder mehr zu füllen.
Wie zuvor beschrieben, verbessert die vorliegende Erfindung die Haltbarkeit (Lebensdauer) einer Entladungslampe. Das heißt, die vorliegende Erfindung trägt zur Verbesserung der Qualität von Entladungslampen bei.
Die obigen Aufgaben und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch die detaillierte Beschreibung bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in diversen Ansichten kennzeichnen. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht, die den inneren Aufbau eines Entladungskolbens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine vergrößerte Ansicht, die das Gebiet (x-Bereich aus 1) zeigt, das einen lichtemittierenden Bereich des Entladungskolbens umgibt, und diesen in einem beschlagenen Zustand zeigt;
3 eine vergrößerte Ansicht, die den umgebenden Bereich x, wie in 1 gezeigt, darstellt, und einen Zustand des inneren Druckes zeigt;
4 einen Graph, der das Ergebnis eines Experiments zeigt, der den Zusammenhang zwischen der Ausdehnung des lichtemittierenden Bereichs und dem Argongasdruck betrifft.
5(a) bis 5(f) Ansichten, die schematisch einen Herstellungsvorgang für eine Bogenentladungsröhre zeigen;
6(a) bis 6(c) Ansichten, die schematisch einen Gasfüllungsvorgang und einen Abdeckglasröhren-Dichtvorgang zeigen.
Anschließend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Zunächst wird in 1 der Gesamtaufbau einer Entladungslampe 1 (nachfolgend auch als Entladungskolben 1 bezeichnet) beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht, die den internen Aufbau der Entladungslampe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Entladungslampe bzw. der Entladungskolben 1 wird hauptsächlich als Scheinwerfer in einem Automobil oder dergleichen verwendet. In 1 bezeichnet Referenzzeichen 2 eine Bogenentladungsröhre, die aus einer dünnen und langen zylindrischen Glasröhre G₁ (siehe 5(a) bis 5(b)) mittels eines vorbestimmten Vorganges hergestellt ist.
Ein vorderer Endbereich der Bogenentladungsröhre 2 wird von einer Anschlusshalterung 4 getragen, die von einem isolierenden Basiselement 5 nach vorne vorsteht. Andererseits wird ein hinterer Endbereich der Bogenentladungsröhre 2 von einem Metallhaltelement 9 gehalten, dass an der Vorderseite des isolierenden Basiselements 5 angebracht ist.
Ein aus dem Frontbereich der Bogenentladungsröhre 2 herausgeführter Anschlussdraht 8a ist an der Anschlusshalterung 4 mittels Schweißung befestigt. Andererseits ist ein aus dem hinteren Bereich der Bogenentladungsröhre 2 herausgeführter Anschluss 8b durch einen vertieften Bereich 501, der in dem isolierenden Basiselement 5 gebildet ist, und durch eine untere Wandfläche 502 (die den vertieften Bereich 501 bildet) hindurchgeführt. Ferner ist der Anschlussdraht 8b an einem Anschluss 10 angeschweißt und befestigt, der seinerseits an einem vorbestimmten Bereich 503 an dem hinteren Abschnitt der unteren Wandfläche 502 befestigt ist.
Des Weiteren ist die Bogenentladungsröhre 2 mit einem lichtemittierenden Bereich 201 versehen, der Entladungselektroden 6 und 6 und einen lichtemittierenden Raum R umfasst. Die Entladungselektroden 6 und 6 sind gegenüberliegend zwischen einem Paar vorderer und hinterer Quetschdichtungsbereiche 202a und 202b angeordnet, wohingegen der lichtemittierende Raum R mit einer lichtemittierenden Substanz K oder dergleichen gefüllt ist (siehe dazu beispielsweise 5(c)). Der lichtemittierende Bereich 201 ist so ausgebildet, dass er nach außen ausgebaucht ist, indem eine zylindrische Glasröhre G₁ thermisch verformt wird, und er besitzt eine im Wesentlichen sphärische Glasform.
In den Quetschdichtungsbereichen 202a und 202b sind Molybdän-Folien 7 und 7 eingeschlossen, um die Wolfram-Entladungselektroden 6 und 6 mit Molybdän-Anschlussdrähten 8a und 8b zu verbinden, die aus den vorderen und hinteren Quetschdichtbereichen 202a und 202b herausgeführt sind. Durch diese Maßnahme kann Gasdichtigkeit in den Quetschdichtungsbereichen 202a und 202b gewährleistet werden.
Das Bezugszeichen 3 kennzeichnet ein Element, dass im Allgemeinen als Abdeckglasröhre bezeichnet wird. Die Abdeckglasröhre 3 ist eine zylindrische Glasröhre, die die Bogenentladungsröhre 2 umgibt, so dass die Bogenentladungsröhre 2 gasdicht ist. Ein gasdichter Raum S mit einem vorbestimmten Volumen ist zwischen der Abdeckglasröhre 3 und der Bogenentladungsröhre 2 ausgebildet.
Die Abdeckglasröhre 3 ist vorgesehen, um eine ultraviolette Komponente – mit einem Wellenlängenbereich, der für das menschliche Auge schädlich ist –, die von dem lichtemittierenden Bereich 202 ausgesendet wird, zum Schutz der Bogenentladungsröhre 2 abzuschneiden.
Dabei ist der Entladungskolben 1 der vorliegenden Erfindung nicht auf den o. g. Aufbau mit der Bogenentladungsröhre 2 und der Abdeckglasröhre 3 beschränkt. Der Entladungskolben 1 kann selbstverständlich eine andere Form aufweisen, solange diese die Bogenentladungsröhre 2 mit dem lichtemittierenden Bereich 202, der Licht durch Entladung aussendet, und die Abdeckglasröhre 3, die einen gasdichten Raum S zwischen der Bogenentladungsröhre 2 und der Abdeckglasröhre 3 bildet, umfasst.
2 und 3 sind jeweils vergrößerte Ansichten, die den Bereich zeigen (x-Bereich in 1), der den lichtemittierenden Bereich 202 des erfindungsgemäßen Entladungskolbens 1 umgibt. Der lichtemittierende Bereich 201 ist nach außen gewölbt wie eine Glaskugel, und nähert sich dicht an eine Innenwandfläche 301 der Bogenentladungsröhre 3 an, um einen engen Raum Sn in dem gasdichten Raum S zu bilden.
Wenn eine Gasatmosphäre mit einem hohen Wassergehalt in dem gasdichten Raum zwischen der Bogenentladungsröhre 2 und der Abdeckglasröhre 3 eingeschlossen ist, und wenn der Entladungskolben 1 wiederholt ein- und ausgeschaltet wird, ändert sich die Temperatur in dem gasdichten Raum S zwischen der Bogenentladungsröhre 2 und der Abdeckglasröhre 3 deutlich. Aus diesem Grund wird der gasdichte Raum schnell beschlagen. Wenn der gasdichte Raum S beschlagen ist, tritt eine Kapillarkondensation (Vergleiche 2) des Wassergehalts W allmählich in dem engen Raum Sn auf. Als Folge davon gibt es eine größere Wahrscheinlichkeit, die Entglasung (Weißfärbung) und Ausdehnung des lichtemittierenden Bereichs 201 zu fördern.
Um die o. g. Nachteile zu beseitigen, schlagen die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein technisches Konzept vor, um den Taupunkt niedrig zu halten, um die Beschlagung des Entladungskolbens 1 zu erschweren, indem spezifiziert wird, dass der Wassergehalt des gasdichten Raumes S kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Zunächst führten die Erfinder das folgende verifizierbare Experiment durch (im weiteren als "Experiment 1" bezeichnet).
Experimentelle Bedingungen:

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

(Anzahl von Kolben)	Gruppe A	Gruppe B	Gruppe C	Gruppe D
Wassergehalt (ppm)	400	130	40	10
Taupunkt (°C)	–30	–40	–50	–60
Erzeugte Zerstörung, etc.	2/5	0/5	0/5	0/5
Bestimmen, ob ein Kolben schadhaft ist	x	o	o	o

In Tabelle 1 kennzeichnet eine Markierung o die Qualität des Entladungskolbens als nicht schadhaft; andererseits kennzeichnet eine Markierung x die Qualität des Entladungskolbens als schadhaft.
Wie aus dem Resultat des Experiments zu ersehen ist, kann in den Gruppen B–D, die einen Wassergehalt des gasdichten Raumes S von weniger als 130 ppm und einen Taupunkt von weniger als –40°C spezifizieren, keine Entglasung oder Zerstörung beobachtet werden, und es wurde eine sehr bevorzugte Qualität erhalten. Genauer gesagt, der Wassergehalt des gasdichten Raumes S ist mit weniger als 130 ppm spezifiziert und dadurch ist es möglich, Entglasung oder Zerstörung des Entladungskolbens 1 zuverlässig zu vermeiden.
Des Weiteren haben die Erfinder das folgende technische Konzept für den Fall ermittelt, wenn die Atmosphäre in dem gasdichten Raum S bei negativem Druck eingeschlossen ist. Genauer gesagt, ein Xenon-Gas mit einem Druck von ungefähr 0,5–1 MPa ist für gewöhnlich in den lichtemittierenden Bereich 201 eingeschlossen, und wenn der Entladungskolben eingeschaltet wird, steigt der interne Druck des lichtemittierenden Bereichs 301 auf mehrere MPa an.
Aus diesem Grunde ist die Einschaltzeit lang, der lichtemittierende Bereich dehnt sich allmählich aus und anschließend nähert sich dieser dicht an die Innenwandoberfläche 301 der Abdeckglasröhre 3 an. Als Folge davon wird der lichtemittierende Bereich 201 devitrifiziert bzw. entglast und das eingeschlossene Gas strömt aus. Im schlechtesten Falle wird der lichtemittierende Bereich 201 zerstört. Im Falle, dass die Atmosphäre in dem gasdichten Raum S bei einem negativen Druck eingeschlossen wird, hat sich herausgestellt, das es unmöglich ist, eine Ausdehnung des lichtemittierenden Bereichs 201 zu verhindern.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, wird der Abstand d von der Innenwandoberfläche der Abdeckglasröhre 3 zu dem Zenitbereich 201a des lichtemittierenden Bereiches 201 auf einen geeigneten Wert festgelegt und der innere Druck des gasdichten Raums S, der durch die Abdeckglasröhre 3 gebildet ist, wird spezifiziert. Nach einem Vorschlag der Erfinder, wird dadurch das Entstehen von Entglasung, Leckbildung und Zerstörung des lichtemittierenden Bereiches reduziert.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten das folgende Experiment (im weiteren als "Experiment 2" bezeichnet) durch, um eine Beziehung zwischen einer Ausdehnungslänge des lichtemittierenden Bereichs 201 und dem Druck des gasdichten Raumes S zu erhalten, wenn der Entladungskolben eingeschaltet wird. Das Experiment 2 wurde in der folgenden Weise durchgeführt. Genauer gesagt, ein Argongas wurde in den gasdichten Bereich eingeschlossen und anschließend wurde eine Probe mit unterschiedlichem Einschlußdruck P₀ vorbereitet. Anschließend wurde die Ausdehnungslänge des lichtemittierenden Bereichs nach Ablauf von 3000 Stunden nach dem Einschalten de Entladungskolbens gemessen. In diesem Falle beträgt der Abstand d von der Innenwandoberfläche 301 der Abdeckglasröhre 3 zu dem Zenitbereich 201a des lichtemittierenden Bereichs 201 0,45 mm zum Zeitpunkt des Einschaltens des Entladungskolbens.
4 ist ein Graph, der das Ergebnis des Experiments 2 zeigt. In dem Graph aus 4 ist entlang der Abszisse der Argon-Gas-Druck P₀ des gasdichten Raums S aufgetragen, und entlang der Ordinate ist die Ausdehnungslänge des lichtemittierenden Bereichs 201 nach Ablauf von 3000 Stunden nach dem Einschalten des Entladungskolbens aufgetragen. Aus 4 ist ersichtlich, dass, wenn der Druck P₀ des gasdichten Raums S kleiner als 0,03 MPa wird, die Ausdehnungslänge des lichtemittierenden Bereichs 201 0,45 mm übersteigt. Als Folge wurde ermittelt, dass der lichtemittierende Bereich 201 sich dicht an die Innenwandoberfläche 301 der Abdeckglasröhre 3 annähert. Aus diesem Grund wird der lichtemittierende Bereich 201 entglast und das eingeschlossene Gas strömt aus, und im schlimmsten Falle wird der lichtemittierende Bereich 201 zerstört.
Basierend auf 4 (Ergebnis des Experiments 2), ermittelten die Erfinder das folgende technische Konzept. Genauer gesagt, wenn der Abstand von der Innenwandoberfläche 301 der Abdeckglasröhre 3 zu dem Zenitbereich 201a des lichtemittierenden Bereichs 201 als d (in Einheiten von mm) festgelegt wird, ist eine untere Druckgrenze, in der sich die Ausdehnungslänge d des lichtemittierenden Bereichs 201 innerhalb eines Bereichs des Abstands d bewegt, berechenbar aus der Gleichung P₀ = 3 – 6 × d, wobei P₀ in der Einheit 0,1 MPa und d in mm angegeben wird. Wenn beispielsweise der Abstand d 0,4 mm ist, beträgt der untere Grenzdruck P₀ 0,06 MPa und im Falle, wenn der Abstand d = 0,3 mm ist, beträgt der untere Grenzdruck P₀ 0,12 MPa. Wenn andererseits der Druck P₀ des gasdichten Raums S größer als 1,5 MPa (nicht gezeigt) gemacht wird, so wurde herausgefunden, dass die Abdeckglasröhre 3 leicht durch den Druck P₀ zerstört werden kann. Daher ist es vorzuziehen, dass der in den gasdichten Raum S eingeschlossene Druck P₀ auf einen Bereich von mehr als (3–6 d)·10^–1 MPa und von weniger als 1,5 MPa festgelegt wird.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Herstellungsverfahren des Entladungskolbens 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Herstellungsverfahren ist im Wesentlichen in zwei Prozesse eingeteilt, d. h. einen Herstellungsprozess für die Bogenentladungsröhre 2 und einen Dichtvorgang für die Abdeckglasröhre 3. Die 5(a) bis 5(f) sind Ansichten, die schematisch den Herstellungsprozessablauf der Bogenentladungsröhre 2 zeigen, wohingegen die 6(a) bis 6(c) Ansichten sind, die schematisch den Ablauf des Dichtvorganges für die Abdeckglasröhre 3 zeigen.
Herstellungsvorgang für die Bogenentladungsröhre 2
Zunächst wird mit Bezug zu den 5(a) bis 5(f) der Herstellungsvorgang für die Bogenentladungsröhre 2 beschrieben.
Eine zylindrische Quarzglasröhre mit einem vorbestimmten Durchmesser wird vertikal mittels eines vorbestimmten Halteelements (nicht gezeigt) gehalten und anschließend wird ein sphärisch ausgebauchter Bereich V durch thermische Verformung unter Verwendung eines Brenners 11a oder dergleichen ungefähr im mittleren Abschnitt in der Längsrichtung der Glasröhre (Vergleiche 5(a)) gebildet, um die Glasröhre G₁ zu formen.
Es wird eine Elektrodenanordnung A₁ von einem offenen Ende 12b der zylindrischen Glasröhre G₁, die den sphärisch ausgebauchten Bereich V enthält, eingeführt und anschließend an einer vorbestimmten Position gehalten. Die Elektrodenanordnung A₁ ist aus einer Wolframentladungselektrode in Stabform 6, einer Molybdän-Folie 7 und dem Anschlußdraht 8b, die jeweils zuvor in integraler Weise miteinander verbunden wurden, gebildet. Anschließend wird die Glasröhre G₁ einem ersten Quetschdichtvorgang unter Verwendung eines Quetschwerkzeuges 13a an einer Position Q₁ in der Nähe des sphärischen ausgebauchten Bereiches V (siehe 5(b)) unterzogen.
Bei dem ersten Verquetschen wird die Glasröhre G₁ in einem druckfreien Zustand gehalten, und es wird zur Verhinderung einer Oxidation der Elektrodenanordnung A₁ ein formbildendes Gas in die Glasröhre G₁ von einer vorbestimmten Düse aus (nicht gezeigt) eingeführt. In den 5(c) bis 5(e) bezeichnet ein Bezugszeichen M₁ einen ersten Quetschdichtungsbereich.
Als nächstes wird eine lichtemittierende Substanz K oder dergleichen in den sphärisch ausgebauchten Bereich V von dem anderen offenen Ende 12a der zylindrischen Glasröhre G₁ eingefüllt (siehe 5(c)). Danach wird eine weitere Elektrodenanordnung A₂ eingeführt und an einer vorbestimmten Position gehalten (5(d)). Die Elektrodenanordnung A₂ ist aus einer Wolframentladungselektrode (Stab) 6, einer Molybdänfolie 7 und dem Anschlussdraht 8a, die zuvor in integraler Weise miteinander verbunden werden, gebildet. In diesem Falle ist der Anschlussdraht 8a mit einem W-förmigen gebogenen Bereich 8a' im mittleren Abschnitt des Anschlussdrahtes 8a versehen. Der gebogene Bereich 8a' ist so ausgebildet, um stumpf gegen die Innenwandfläche der Glasröhre G₁ zu stoßen; daher dient er dazu, die Elektrodenanordnung A₂ an einer vorbestimmten Position anzuordnen und zu halten.
Anschließend wird die zylindrische Glasröhre G₁ entlüftet und anschließend wird der obere vorbestimmte Bereich der Glasröhre G₁ mittels eines Brenners 11b gekröpft, während ein Entladungsstartergas (beispielsweise Xenon) in die Glasröhre G₁ eingeführt wird. Durch diese Maßnahme sind das Entladungsstartergas und die lichtemittierende Substanz K in der Glasröhre G₁ eingeschlossen (Vergleiche 5(e)).
Bezugszeichen M₂ bezeichnet einen gekröpften Abschnitt.
Anschließend wird der sphärisch ausgebauchte Bereich V mit Flüssigstickstoff (LN₂), der von den Düsen 16a und 16b eingeführt wird, gekühlt, so dass das Entladungsstartergas und die lichtemittierende Substanz nicht verdampft werden. Während die Glasröhre mittels des Brenners 11c bei einer Position Q₂ (wo die Molybdänfolie 7 angeordnet ist) in der Nähe des sphärisch ausgebauchten Bereichs V erhitzt wird, wird diese mittels eines Quetschelementes 13b zum zweiten Mal quetschgedichtet, um den sphärisch ausgebauchten Bereich V hermetisch zu verschließen (siehe 5(f)). Die Bezugszeichen 17 und 18 bezeichnen Glashalteelemente.
Schließlich wird der Endbereich der Glasröhre G₁ auf eine vorbestimmte Länge geschnitten und dabei werden die Entladungelektroden 6 und 6 gegenüberliegend zwischen einem Paar von Quetschdichtungsbereichen 202a und 202b am vorderen und hinteren Bereich der Glasröhre angeordnet. Damit ist die Bogenentladungsröhre 3 mit dem lichtemittierenden Bereich 201, in dem das Entladungsstartergas und die lichtemittierende Substanz K eingeschlossen sind, vollständig. Der Herstellungsvorgang ist im Detail in der japanischen Patentanmeldungsschrift JP 10-275574 beschrieben.
Gasbefüllungs- und Abdichtverfahren für die Abdeckglasröhre 3
Anschließend wird ein Gasbefüllungsvorgang und ein Abdicht- bzw. Dichtverfahren für die Abdeckglasröhre 3 mit Bezug zu den 6(a) bis 6(c) beschrieben. Zunächst wird eine zylindrische Glasröhre G₂ mit einem Durchmesser größer als jener der zylindrischen Gasröhre G₁ vorbereitet, und anschließend wird diese an einer vorbestimmten Position so gehalten, um die Bogenentladungsröhre 2 zu bedecken. Danach wird ein unterer Endbereich 14a der zylindrischen Glasröhre G₂ mittels eines Brenners 11c zwischen dem Endbereich 12a und dem ersten Quetschdichtungsbereich verschweißt (Vergleiche dazu 6(a)).
Anschließend wird der Gasbefüllungsvorgang, der in 6(b) gezeigt ist, ausgeführt. Genauer gesagt, die Atmosphäre in dem Raum S – der zwischen der Bogenentladungsröhre 2 und der zylindrischen Glasröhre G₂ gebildet ist – wird entlüftet und anschließend wird industrielles Argon-Gas mit einem Wassergehalt von weniger als 130 ppm pro Atmosphäre, das bei hohem Druck (1500 N/cm²) in einem Zylinder 15 eingeschlossen ist, in dem Raum S' übergeführt. In diesem Falle wird das Argon-Gas so reguliert, dass der Druck vorzugsweise im Bereich von 0,03 MPa bis 1,5 MPa im Raum S' liegt.
Schließlich wird ein oberer Endbereich 14b der zylindrischen Glasröhre G₂ thermisch (beispielsweise Schrumpfgedichtet) an dem oberen Ende 12b der oberen Entladungsröhre 2 verschweißt, um den Raum S' im Raum S hermetisch abzudichten. Beim Vorgang des Versiegelns der Abdeckglasröhre 3 wird die Bogenentladungsröhre 3 mittels Flüssigstickstoff oder dergleichen gekühlt, um damit das Argon-Gas zu verflüssigen. Auf diese Weise ist es möglich, die Abdeckglasröhre 3 einschließlich des gasdichten Raums S mit einem vorbestimmten Wassergehalt und spezifizierten Druckbedingungen herzu stellen (siehe 6(c)).

Claims

Entladungslampe (1) mit: einer Bogenentladungsröhre (2) mit einem lichtemittierenden Bereich, der so ausgestaltet ist, dass eine lichtemittierende Substanz darin durch Verquetschung der Bogenentladungsröhre (2) eingeschlossen ist und dass Entladungselektroden (6) darin gegenüberliegend angeordnet sind; und einer Abdeckglasröhre (3), die die Bogenentladungsröhre (2) hermetisch abdichtet und bedeckt, um einen gasdichten Raum (5) zwischen der Abdeckglasröhre und der Bogenentladungsröhre zu bilden, wobei der Wassergehalt des in dem gasdichten Raum (5) eingeschlossenen Gases auf weniger als 130 ppm festgelegt ist.
Herstellungsverfahren für eine Entladungslampe (1) mit (i) einer Bogenentladungsröhre (2) mit einem lichtemittierenden Bereich (R, 201)), der so ausgestaltet ist, dass darin mittels Verquetschung der Bogenentladungsröhre (2) eine lichtemittierende Substanz eingeschlossen ist, und dass Entladungselektroden (6) darin gegenüberliegend angeordnet sind, und (ii) einer Abdeckglasröhre (3), die die Bogenentladungsröhre (2) hermetisch abdichtet und bedeckt, wobei das Herstellungsverfahren umfasst: Einfüllen eines Gases in den Raum (5), der zwischen der Bogenentladungsröhre (2) und der Abdeckglasröhre (3) gebildet ist, wobei der Vorgang des Gaseinfüllens das Einführen eines Gases mit einem spezifizierten Wassergehalt von weniger als 130 ppm in den Raum umfasst; und Abdichten der Abdeckglasröhre (3).
Herstellungsverfahren für einen Entladungslampe gemäß Anspruch 2, wobei der Vorgang des Gaseinführens ausgeführt wird in einem Druckbereich von 0,03 MPa–1,5 MPa.
Herstellungsverfahren für eine Entladungslampe nach Anspruch 2, wobei der Abdichtvorgang so ausgeführt wird, das die Abdeckglasröhre (3) gekühlt wird, wodurch das Gas verflüssigt wird.
Herstellungsverfahren für eine Entladungslampe nach Anspruch 3, wobei der Abdichtvorgang so ausgeführt wird, dass die Abdeckglasröhre (3) gekühlt wird, wodurch das Gas verflüssigt wird.