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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Entladungslampe zur Verwendung in einem Scheinwerfer für ein Fahrzeug
oder ähnliches.
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2. Stand der
Technik
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Wie beispielsweise in JP-A-6-20645
offenbart, umfasst eine Entladungslampe zur Verwendung in einem
Fahrzeugscheinwerfer typischerweise eine Lichtboguenröhre mit
einem Leuchtröhrenabschniutt sowie
diese Lichtbogenröhre
umgebendes Schutzglas. Luft (bzw. Stickstoff) wird in einen ringförmigen Raum
zwischen der Lichtbogenröhre
und dem Schutzglas gefüllt.
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Ferner wird bei der Entladungslampe
Quecksilber zusammen mit einem Inertgas und Metallhaluogeniden generell
in den Entladungsraum des Leuchtröhrenabschnitts der Lichtbogenröhre dichtend
eingeschlossen, um somit die Lichtausbeute zu erhöhen, wie
ebenso in der oben genannten Veröffentlichung
beschrieben. In den letzten Jahren jedoch bestand ein erhöhter gesellschaftlicher
Bedarf an einer Verringerung der Verwendung von Quecksilber, einer
umweltschädlichen
Substanz.
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Wird jedoch eine Entladungslampe,
welche kein Quecksilber verwendet, das heißt, eine sogenannte quecksilbuerfreie
Entladungslampe angewendet, so treten folgende Probleme auf.
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Das heißt, selbst wenn Quecksilber
zu Quecksiluberdampf bei Aufleuchten der Entladungslampe umgewandelt
wird, ist es möglich,
hohen Dampfdruck selbst bei niedriger Temperatur im Vergleich zu
anderen Metallen zu erzielen. Daher wirkt Quecksilber als Wärmepuffer
bezüglich
der Röhrenwand
des Leuchtröhrenabschnitts
in der Umgebung der Lichtbogenquelle. Bei der quecksilberfreien
Entladungslampe jedoch wird aufgrund des Verlusts der Wärmepufferwirkung
die Temperatur der Röhrenwand
der Leuchtröhre
unerwünscht
hoch. Dann wird aufgrund der Tatsache, dass die Wärme des
Leuchtröhrenabschnitts
unvorteilhafterweise auf das Schutzglas durch den ringförmigen Raum übertragen wird,
der Wärmeverlust
entsprechend groß.
Somit besteht das Problem, dass die Lichtausbeute der Lichtbogenquelle
abnimmt.
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Ferner besteht aufgrund der Tatsache,
dass die Temperatur des Schutzglases infolge der Wärmeübertragung
vom Leuchtröhrenabschnitt
ansteigt, ein weiteres Problem dahingehend, dass Siliziumgas oder ähnliches
in der Leuchtvorrichtung an der Oberfläche des Schutzglases anhaftet
und weiß wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der
oben beschriebenen Umstände
ausgearbeitet, und eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Entladungslampe zu schaffen, welche, selbst in einem
Fall, in welchem die Entladungslampe quecksilberfrei ist, es möglich macht,
einen Rückgang
der Lichtausbeute der Lichtbogenquelle und das Weiß-Werden der Oberfläche des Schutzglases
zu verhindern.
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Die vorliegende Erfindung will die
oben genannte Aufgabe lösen
durch Ausarbeiten einer Gegenmaßnahme
bezüglich
der Zusammensetzung des Gases, welches in den ringförmigen Raum
zwischen der Lichtbogenröhre
und dem Schutzglas gefüllt
wird.
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Genauer, die erfindungsgemäße Entladungslampe
umfasst eine Entladungslampe einschließlich einer Lichtbogenröhre mit einem
Leuchtröhrenabschnitt
sowie Schutzglas, welches die Lichtbogenröhre in Röhrenfourm umschließt, wobei
ein
Inertgas und ein Metallhalogenid in einem Entladungsraum innerhalb
des Leuchtröhrenabschnitts dichtend
eingeschossen sind, wobei Quecksilber darin nicht dichtend eingeschlossen
ist, und wobei
ein Gas, welches insgesamt mindestens 50% eines oder
mehrerer der Gase Argongas, Kryptongas und Xenongas enthält, in einem
ringförmigen
Raum zwischen der Lichtbogenröhre
und dem Schutzglas gefüllt
wird.
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Obiger Satz "welches insgesamt mindestens 50%
eines oder mehrerer der Gase Argongas, Kryptongas und Xenongas enthält", ist
ein Ausdruck, welcher sowohl eine Weise umfasst, bei welcher eines der
Gase Argongas, Kryptongas und Xenongas als einfaches Substanzgas
zu mindestens 50% enthalten ist, als auch eine Weise, bei welcher
ein Gasgemisch, bestehend aus zwei oder drei Arten von Gas, ausgewählt aus
Argongas, Kryptongas und Xenongas, zu mindestens 50% enthalten ist.
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Was das in den obengenannten ringförmigen Raum
gefüllte
"Gas" angeht, so sind die Arten von Gas, welche von Argongas, Kryptongas
und Xenongas verschieden sind, nicht speziell begrenzt.
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Wie bei dem oben beschriebenen Aufbau dargestellt,
ist die erfindungsgemäße Entladungslampe
als quecksilberfreie Entladungslampe gebildet, welche die Lichtbogenröhre mit
dem Leuchtröhrenabschnitt
und das diese in Röhrenform
umgebende Schutzglas umfasst. Da jedoch ein Gas mit insgesamt mindestens
50% eines oder mehrerer der Gase Argongas, Kryptongas und Xenongas
in den ringförmigen
Raum zwischen der Lichtbogenröhre und
dem Schutzglas gefüllt
wird, ist es möglich,
die folgende Wirkungsweise und die folgenden Auswirkungen zu erzielen.
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Genauer, jedes der Gase Argongas,
Kryptongas und Xenongas ist ein Gas, dessen Wärmeleitfähigkeit wesentlich geringer
ist als diejenige von Luft und Stickstoff. Daher wird es durch Vorsehen
eines Aufbaus, bei welchem ein Gas, welches insgesamt mindestens
50% eines oder mehrerer der Gase Argongas, Kryptongas und Xenongas
enthält,
in den ringförmigen
Raum gefüllt
wird, leicht möglich,
die Wärmeleitfähigkeit
des ringförmigen
Raums im Vergleich zu dem herkömmlichen
Fall, bei welchem Luft (bzw. Stickstoff) in den ringförmigen Raum
gefüllt wird,
wesentlich zu verringern.
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Aus diesem Grund ist es selbst in
dem Fall, in welchem die quecksilberfreie Entladungslampe angewendet
wird, bei welcher die Temperatur der Röhrenwand des Leuchtröhrenabschnitts
hoch wird, möglich
zu verhindern, dass die Wärme
vom Leuchtröhrenabschnitt
auf das Schutzglas durch den ringförmigen Raum übertragen
wird. Folglich wird es möglich,
einen Rückgang
der Lichtausbeute der Lichtbogenquelle infolge eines hohen Wärmeverlustes
wie beim herkömmlichen
Fall zu verhindern. Ferner ist es möglich, den Temperaturanstieg
des Schutzglases sowie das Weiß-Werden
der Oberfläche
davon zu verhindern.
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Somit ist es erfindungsgemäß selbst
in dem Fall, in welchem die Entladungslampe quecksilberfrei ist,
möglich,
einen Rückgang
der Lichtausbeute der Lichtbogenquelle und ein Weiß-Werden
der Oberfläche
des Schutzglases zu verhindern.
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Vom Gesichtspunkt der Verringerung
der Wärmeleitfähigkeit
des ringförmigen
Raums ist es denkbar, den ringförmigen
Raum zu evakuieren. In einem solchen Fall jedoch ist es wahrscheinlich,
dass Metallatome (insbesondere Natriumatome), welche die im Entladungsraum
des Leuchtröhrenabschnitts dichtend eingeschlossenen
Metallhalogenide bilden, den Leuchtröhrenabschnitt durchdringen
und aus dem Entladungsraum entfernt werden. Folglich verschlechtert
sich die Lebensdauerkennlinie (Lichtstromverminderungsfaktor) der
Entladungslampe, und die Farbart verändert sich, so dass diese Gegenmaßnahme nicht
bevorzugt ist.
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Ferner ist es, wenn ein Inertgas
im ringförmigen
Raum enthalten ist, möglich,
eine Hilfsentladungswirkung infolge des Gases im Schutzglas zu erwarten
(das heißt,
die Wirkung, dass die Einsatzspannung der Entladungslampe durch
Ultraviolettstrahlen verringert werden kann, welche durch die Entladung
im ringförmigen
Raum zwischen der Lichtbogenröhre
und dem Schutzglas vor dem Beginn der Entladung im Leuchtröhrenabschnitt
erzeugt werden). Dementsprechend ist es aufgrund der Tatsache, dass
ein Gas, welches insgesamt mindestens 50% eines oder mehrerer der
Gase Argongas, Kryptongas und Xenongas enthält, welches Inertgase sind,
ferner möglich,
die Wirkung eines Verringern der Einsatzspannung der Entladungslampe
zu erwarten.
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Wie oben beschrieben, sind sowohl
Argongas als auch Kryptongas und Xenongas ein Gas, dessen Wärmeleitfähigkeit
im wesentlichen gering ist im Vergleich zu Luft und Stickstoff.
Da die Wärmeleitfähigkeit
von Xenongas jedoch besonders gering ist, ist es besonders wirksam,
ein Gas zu verwenden, welches mindestens 60% Xenongas als das in
den ringförmigen
Raum zu füllende
Gas enthält.
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Ferner ist allgemein die Wärmeleitfähigkeit von
Gas praktisch unerheblich für
den Druck dieses Gases. Dementsprechend ist die Wärmeleitfähigkeit des
ringförmigen
Raums ebenso praktisch unerheblich für den Ladedruck dieses Gases
im ringförmigen Raum.
Somit ist es, wenn dieser Ladedruck auf 0,2 bis 0,9 atm festgelegt
wird, möglich,
die folgende Wirkungsweise und Auswirkungen zu erzielen. Genauer, durch
Festlegen des Ladedrucks auf einen Unterdruck von nicht mehr als
0,9 atm kann das Abdichten des Schutzglases bezüglich der Lichtbogenröhre leicht
mittels Schrumpfdichtung oder ähnlichem
bewirkt werden. Hingegen wird durch Festlegen des Ladedrucks auf
mindestens 0,2 atm verhindert, dass Natriumatome, welche im Entladungsraum
dichtend eingeschlossen sind, durch den Leuchtröhrenabschnitt hindurchdriingen
und aus dem Entladungsraum entfernt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine seitliche Querschnittsansicht, welche eine Entladungslampe
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung der vorliegenden Anmeldung darstellt; und
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts II von 1.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung
folgt eine genaue Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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1 ist
eine seitliche Querschnittsansicht, welche eine Entladungslampe 10 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung der vorliegenden Anmeldung darstellt.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts II von 1.
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Wie in dieser Zeichnung dargestellt,
ist diese Entladungslampe 10 eine Lichtquellenlampe, welche in
einem Scheinwerfer für
ein Fahrzeug eingebaut ist, und besteht aus einer Lichtbogenröhreneinheit 12, welche
in Längsrichtung
verläuft,
und einem isolierenden Stecker 14 zum Befestigen und Tragen
eines hinteren Abschnitts dieser Lichtbogenröhreneinheit 12.
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Die Lichtbogenröhreneinheit 12 ist
derart aufgebaut, dass eine Lichtbogenröhre 16 und ein Schutzglas 18,
welches diese Lichtbogenröhre 16 in Ringform
(hohler zylindrischer Form) umgibt, einstöckig ausgebildet sind.
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Die Lichtbogenröhre 16 umfasst einen
Lichtbogenröhrenkörper 20,
gebildet durch Bearbeiten einer länglichen zylindrischen Quarzglasröhre, sowie ein
längliches
Paar von Elektrodenanordnungen 22A und 22b, eingebettet
in diesen Lichtbogenröhrenkörper 20.
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In dem Lichtbogenröhrenkörper 20 ist
ein im wesentlichen ellipsenförmiger
Leuchtröhrenabschnitt 20a in
dessen Mitte angeordnet, und Quetschdichtungsabschnitte 20b1 und 20b2 sind
auf beiden länglichen
Seiten davon ausgebildet. Ein im wesentlichen ellipsenförmiger Entladungsraum 24,
welche in der Längsrichtung
verläuft,
ist innerhalb des Leuchtröhrenabschnitts 20a ausgebildet.
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Die Elektrodenanordnungen 22A und 22B sind
derart aufgebaut, dass stangenförmige
Elektroden 26A und 26B aus Wolfram und Bleidrähte 28A und 28B aus
Molybdän
jeweils durch Metallfolien 30A und 30B aus Molybdän verbunden
und befestigt sind, und sind mit dem Lichtbogenröhrenkörper 20 an den jeweiligen
Quetschdichtungsabschnitten 20b1 und 20b2 quetschgedichtet.
In diesem Augenblick sind sämtliche
Metallfolien 30A und 30B in die Quetschdichtungsabschnitte 20b1 und 20b2 eingebettet,
distale Endabschnitte der stangenförmigen Elektroden 26A und 26B jedoch
stehen ausgehend von deren Vorder- und Rückseiten in den Entladungsraum 24 derart
vor, dass diese einander gegenüber
liegen. Folglich entsteht, wenn die Entladungslampe 10 aufleuchtet,
eine Lichtbogenquelle (Entuladungsleuchtabschnitt) 32 zwischen
den distalen Endabschnitten beider stangenförmigen Elektroden 26A und 26b.
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Die Entladungslampe 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist als quecksilberfreie Entladungslampe gebildet.
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Genauer sind ein Inertgas und Metallhalogenide
im Entladungsraum 24 dichtend eingeschlossen, Quecksilber
jedoch ist darin nicht dichtend eingeschlossen.
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Zu diesem Zeitpunkt wird das Inertgas
zum Vereinfachen der Erzeugung einer Entladung zwischen den distalen
Endabschnitten beider stangenförmigen
Elektroden 26A und 26B dichtend eingeschlossen,
und Xenongas wird bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet. Ferner
werden die Metallhalogenide dichtend eingeschlossen, um die Lichtausbeute
und die Farbwiedergabeeigenschaft zu verbessern, und Natriumiodid
und Scandiumiodid werden bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet.
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Es sei darauf hingewiesen, dass Quecksilber eine
Pufferfunktion zum Abschwächen
einer Beschädigung
der stangenförmigen
Elektrode 26A (oder 26B) durch Verringern der Stärke des
Aufpralls von Elektronen gegen die stangenförmigen Elektroden 26A (oder
26B), aufweist. Jedoch wird es aufgrund der Quecksilberfreiheit
der Entladungslampe unmöglich,
diese Funktion zu erzielen. Dementsprechend wird bei diesem Ausführungsbeispiel
ein Puffermetallhalogenid als Quecksilberersatz zum Erzielen der oben
erwähnten
Pufferfunktion dichtend eingeschlossen. Als dieses Puffermetallhalogenid
kann eine Art bzw. eine Vielzahl von Arten aus beispielsweise den
Halogeniden Al, Bi, Cr, Cs, Fe, Ga, In, Li, Mg, Ni, Nd, Sb, Sn,
Ti, Tb und Zn verwendet werden.
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Das Xenongas wird in einen ringförmigen Raum 34 zwischen
der Lichtbogenröhre 16 und
dem Schutzglas 18 in der Lichtbogenröhreneinheit 12 gefüllt. Der
Ladedruck dieses Xenongases wird auf einen Unterdruck von 0,2 bis
0,9 atm (beispielsweise 0,5 atm oder ein ähnlicher Wert) festgelegt.
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Das Abdichten des Schutzglases 18 bezüglich der
Lichtbogenröhre 16 wird
folgendermaßen
bewirkt: Nach Schweißen
eines hinteren Abschnitts 18b des Schutzglases 18 an
die Lichtbogenröhre 16 wird das
Xenongas in den ringförmigen
Raum 34 gefüllt, und
ein vorderer Abschnitt 18a des Schutzglases 18 wird
anschließend
an die Lichtbogenröhre 16 geschweißt. Zu diesem
Zeitpunkt erfolgt das Schweißen
des vorderen Abschnitts 18a des Schutzglases 18 an
die Lichtbogenröhre 16 durch
Schrumpfdichten.
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Es folgt eine Beschreibung der Wirkungsweise
und Auswirkungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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Die Entladungslampe 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird als quecksilberfreie Entladungslampe gebildet, welche die Lichtbogenröhre 16 mit
dem Leuchtröhrenabschnitt 20a und dem
diese in Röhrenform
umgebenden Schutzglas 18 umfasst. Da jedoch Xenongas in
den ringförmigen Raum 34 zwischen
der Lichtbogenröhre 16 und
dem Schutzglas 18 gefüllt
wird, ist es möglich,
die folgende Wirkungsweise und die folgenden Auswirkungen zu erzielen.
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Genauer nimmt in dem Zustand, in
welchem die Entladungslampe 10 leuchtet, die Temperatur
des ringförmigen
Raums 34 den Wert 800°C
oder ähnliches
an. Bei diesen 800°C
beträgt
die Wärmeleitfähigkeit
von Luft etwa 0,0666 (W/m·K),
und die Wärmeleitfähigkeit
von Stickstoff beträgt
etwa 0,064 (W/m·K).
Hingegen beträgt
die Wärmeleitfähigkeit von
Xenongas etwa 0,016 (W/m·K),
was im Vergleich zu Luft und Stickstoff ein im wesentlichen niedriger Wert
ist. Dementsprechend wird es durch Füllen dieses Xenongases in den
ringförmigen
Raum 34 möglich,
die Wärmeleitfähigkeit
des ringförmigen
Raums 34 im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall, in welchem Luft
(oder Stickstoff) in den ringförmigen
Raum 34 gefüllt
wird, wesentlich zu verringern.
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[41] Aus diesem Grund, und ungeachtet
der Tatsache, dass die Röhrenwandtemperatur
des Leuchtröhrenabschnitts 20a einen
hohen Wert annimmt, wird es möglich
zu verhindern, dass die Wärme
vom Leuchtröhrenabschnitt 20a auf
das Schutzglas 18 durch den ringförmigen Raum 34 übertragen wird.
Folglich wird es möglich,
einen Rückgang
der Lichtausbeute der Lichtbogenquelle 32 infolge der Tatsache,
dass der Wärmeverlust
wie beim herkömmlichen
Fall groß wird,
zu verhindern. Ferner ist es möglich,
den Temperaturanstieg des Schutzglases 18 und das Weiß-Werden der Oberfläche davon zu
verhindern.
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[42] Wie oben beschrieben, ist es
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
selbst in dem Fall, in welchem die Entladungslampe 10 quecksilberfrei
ist, möglich,
einen Rückgang
der Lichtausbeute der Lichtbogenquelle 32 und ein Weiß-Werden
der Oberfläche
des Schutzglases 18 zu verhindern.
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[43] Ferner ist es bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel,
da Xenongas, welches ein Inertgas ist, in den ringförmigen Raum 34 gefüllt wird,
möglich, die
Wirkung einer Einsatzspannungsverringerung der Entladungslampe 10 aufgrund
einer Hilfsentladung zu erwarten.
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[44] Ferner wird bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
aufgrund der Tatsache, dass der Ladedruck des Xenongases im ringförmigen Raum 34 auf
einen Unterdruck von 0,2 bis 0,9 atm festgelegt ist, verhindert,
dass Natriumatome von Natriumiodid durch den Leuchtröhrenabschnitt 20a hindurchdringen
und aus dem Entladungsraum 24 entfernt werden. Ferner kann
das Abdichten des Schutzglases 18 bezüglich der Lichtbogenröhre 16 leicht
durch Schrumpfdichten bewirkt werden.
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[45] Ferner kann, obwohl im vorhergehenden Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, dass das Xenongas in den ringförmigen Raum 34 als
einfaches Substanzgas eingefüllt
wird, die Wärmeleitfähigkeit
im Vergleich zu Luft und Stickstoff in Fällen, in welchen anstatt Xenongas
Argongas (dessen Wärmeleitfähigkeit
bei 800°C
etwa 0,044 (W/m·K)
beträgt)
oder Kryptongas (dessen Wärmeleitfähigkeit bei
800°C etwa
0,025 (W/m·K)
beträgt)
als einfaches Substanzgas eingefüllt
wird, wesentlich verringert werden. Daher ist es möglich, Wirkungsweisen
und Auswirkungen ähnlich
denjenigen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels zu erzielen.
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[46] Ferner kann die Wärmeleitfähigkeit
in Vergleich zu Luft und Stickstoff ferner in Fällen wesentlich verringert
werden, in welchen das Xenongas und das Argongas in einem beliebigen
Verhältnis
gemischt sind, das Xenongas und das Kryptongas in einem beliebigen
Verhältnis
gemischt sind, oder das Argongas und das Kryptongas in einem beliebigen Verhältnis gemischt
sind und die Gemische in den ringförmigen Raum 34 eingefüllt werden.
Daher ist es möglich,
die Wirkungsweisen und Auswirkungen ähnlich denjenigen des oben
beschriebenen Ausführungsbeispiels
zu erzielen.
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[47] Ferner kann die Wärmeleitfähigkeit
im Vergleich zu Luft und Stickstoff auch in einem Fall wesentlich
verringert werden, in welchem eines der folgenden Gase in den ringförmigen Raum 34 gefüllt wird:
ein Gas, bei welchem das Xenongas und Heliumgas (dessen Wärmeleitfähigkeit
bei 800°C
etwa 0,37 (W/m·K)
beträgt)
in einem Verhältnis
von 100% : 0% bis 90% :
10% gemischt sind, ein Gas, bei welchem das Xenongas und Neongas (dessen
Wärmeleitfähigkeit
bei 800°C
etwa 0,11 (W/m·K)
beträgt)
in einem Verhältnis
von 100 : 0% bis 60% :
40% gemischt sind, ein Gas, bei welchem das Kryptongas und das Neongas
in einem Verhältnis
von 100% : 0% bis 70% :
30% gemischt sind, und ein Gas, bei welchem das Argongas und das
Neongas in einem Verhältnis
von 100% : 0% bis 80% :
20% gemischt sind. Daher ist es möglich, die Wirkungsweisen und
Auswirkungen ähnlich
denjenigen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels zu erzielen.