DE102009056173A1

DE102009056173A1 - Entladungslampe vom Kurzbogentyp

Info

Publication number: DE102009056173A1
Application number: DE102009056173A
Authority: DE
Inventors: Takeo Himeji Matsushima; Yutaka Himeji Mune
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2010-08-05
Also published as: CN101752187A; JP4650562B2; JP2010135128A; TWI350552B; US20100134001A1; US8525408B2; TW201023236A; KR101055551B1; KR20100063647A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp, welche umfasst: eine Leuchtröhre, ein Paar Elektroden, welche innerhalb der Leuchtröhre einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wenigstens einen Wasserstoffgetter, der einen hohlen Behälter aus einem für Wasserstoff durchlässigen Material sowie ein Gettermaterial umfasst, das in dem hohlen Behälter luftdicht eingeschlossen ist. Sie weist eine Halterungsvorrichtung auf, in welcher der Wasserstoffgetter an einer der Elektroden befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp, welche als Lichtquelle zur Belichtung bei der Herstellungen von Halbleitern oder Flüssigkristallen und in ähnlichen Gebieten angewendet wird.
Man setzt eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp als Lichtquelle einer Belichtungsvorrichtung in Kombination mit einem optischen System mit einem hohen Fokussierungsgrad ein, weil sie einen kleinen Abstand zwischen den Spitzen der beiden Elektroden aufweist, welche innerhalb einer Leuchtröhre gegenüberliegend angeordnet sind, und weil sie einer Punktlichtquelle ähnlich ist.
Da jedoch die Elektroden einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp während des Betriebs eine hohe Temperatur erreichen, werden in den Elektroden-Spitzenbereichen, die die höchste Temperatur erreichen, Verbindungen von Verunreinigungen erzeugt, wenn in der Leuchtröhre gasförmige Verunreinigungen vorhanden sind. Dadurch verdampft viel Elektrodenmaterial. Man kann sich vorstellen, dass von den gasförmigen Verunreinigungen besonders Sauerstoff und Kohlendioxid die Elektroden stark zum Verdampfen bringen, da sie in den Elektroden-Spitzenbereichen Verbindungen wie Oxide oder Carbide erzeugen.
Wenn das Verdampfen der Elektroden stark ist, haften die aus den Elektroden verdampften Stoffe auf der Innenseite der Leuchtröhre an, wodurch eine Schwärzung der Leuchtröhre auftritt, und es wird auf die Beleuchtungsintensität auf der Belichtungsfläche ein negativer Einfluss ausgeübt. Ferner besteht die Befürchtung, dass infolge des Verdampfens und einer Verformung der Spitzenbereiche der Elektroden Positionsänderungen des Leuchtflecks auftreten.
Um die gasförmigen Verunreinigungen innerhalb der Leuchtröhre zu absorbieren und abzufangen, werden üblicherweise die Innenanschluss-Stifte, welche die Elektroden abstützen, mit einem Getter versehen. Es gibt einige Metalle mit Getterwirkung. Ein üblicherweise für Entladungslampen vom Kurzbogentyp verwendetes Metall ist Tantal. Man kann sich vorstellen, dass Tantal als Getter einer kleinen Entladungslampe vom Kurzbogentyp, bei welcher die Temperatur innerhalb des Kolbens hoch ist, besonders geeignet ist, da die Betriebstemperatur, bei welcher die Getterwirkung entsteht, bei 700°C bis 1200°C liegt, also relativ hoch ist, und da sein Dampfdruck niedrig ist.
In der JP-A-8-153488 und US-A-5712530 ist eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp mit einer Anordnung offenbart, in der die Innenanschlussstifte jeweils zum Abfangen von Verunreinigungen mit einem Getter versehen sind. 10 ist eine schematische Darstellung der Anordnung einer in der JP-A-8-153488 und US-A-5712530 offenbarten herkömmlichen Entladungslampe vom Kurzbogentyp. Die in 10 gezeigte Entladungslampe vom Kurzbogentyp weist eine im Wesentlichen kugelförmige Leuchtröhre 101 auf, in welcher eine Kathode 102 sowie eine Anode 103 jeweils von einem Innenanschlussstift 104 abgestützt werden und gegenüberliegend angeordnet sind. Eine Metallfolie 105 ist an den jeweiligen Innenanschluss-Stift angeschlossen ist. Der Rest eines Einfüllrohrs ist mit 106 bezeichnet. Ein Draht 107 aus Tantal ist um den jeweiligen Innenanschlussstift 104 gewunden und durch Punktschweißen befestigt. Beim Betrieb liegt die Temperatur des Tantaldrahtes 107 bei 1500°C bis 1700°C.
Bei einer derartigen Entladungslampe vom Kurzbogentyp fällt der Nachteil eines Flackerns auf, wobei sich die Schwankung der Beleuchtungsintensität mit der Vergrößerung der Lampe auf einige Millisekunden bis einige zehn Sekunden vergrößert. Als Folge intensiver Untersuchungen dieses Nachteils haben die Erfinder herausgefunden, dass er mit der Wasserstoff-Konzentration innerhalb der Leuchtröhre in Zusammenhang steht. Das üblicherweise als Getter für eine Entladungslampe vom Kurzbogenlampe verwendete Tantal konnte jedoch wegen seiner niedrigen Wasserstoff-Absorptionsfähigkeit den Wasserstoff innerhalb der Leuchtröhre nicht in ausreichendem Maß absorbieren.
In der JP-B-57-21835 und US-A-3953755 wird offenbart, dass Yttrium mit einer guten Wasserstoff-Absorptionsfähigkeit als Gettermetall zur Beseitigung des Wasserstoffs innerhalb der Leuchtröhre verwendet wird. 11 zeigt die gesamte Anordnung einer in diesen Druckschriften offenbarten Entladungslampe. 12 zeigt die Anordnung des Getters der Entladungslampe gemäß 11 im Querschnitt. Die in 11 gezeigte Entladungslampe weist einen Kolben 111, Elektroden 112, 113, hermetisch abschließende Teile 114 sowie Metallfolien 115 auf. Sie besitzt weiter einen Quarzzylinder 116, einen Quarzstift 117 sowie einen Wasserstoffgetter 120. Wie in 12 gezeigt, besteht der Wasserstoffgetter 120 aus einer metallischen Hülle 123 mit einem einen Boden aufweisenden Zylinder 121 aus einem Metall wie Tantal oder dergleichen und einem Deckel 122. Das Gettermaterial 124 besteht aus zylindrischem Yttrium, welches innerhalb der metallischen Hülle 123 luftdicht versiegelt ist. Die Innenseite der metallischen Hülle 123 ist dadurch luftdicht versiegelt, dass eine Schulter 121a des einen Boden aufweisenden Zylinders 121 sowie der Deckel 122 miteinander widerstandsverschweißt sind. Der Wasserstoffgetter ist, wie in 12 gezeigt, am Kolben 111 unter Verwendung des Quarzzylinders 116 durch Schweißen des anderen Endes des Quarzstiftes 117, welcher am Quarzzylinder 116 angeordnet ist, an den Kolben 111 befestigt. Der Wasserstoff innerhalb des Kolbens 111 dringt durch die metallische Hülle 123 aus Tantal oder dergleichen mit einer Wasserstoff-Durchlässigkeit in die metallische Hülle 123 ein und wird vom Gettermaterial 124 absorbiert. Durch den in diesen Druckschriften beschriebenen Wasserstoffgetter 120 ist das Gettermaterial 124 innerhalb der metallischen Hülle 123 luftdicht versiegelt, so dass der Wasserstoff absorbiert werden kann, ohne dass das Gettermaterial mit anderen Stoffen innerhalb des Emissionsraums reagiert.
Wenn man jedoch auf die vorstehend beschriebene Weise den Wasserstoffgetter 120 im Kolben 111 anordnet, besteht die Befürchtung, dass der Wasserstoffgetter 120 mit Siliciumdioxid reagiert, das ein Bestandteil des Kolbens 111 ist, und eine Verringerung der Beleuchtungsintensität oder ein Zerbrechen des Kolbens hervorgerufen wird.
Die Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Einbau eines Wasserstoffgetters in die Leuchtröhre einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp zu vereinfachen und zugleich Wasserstoffgas innerhalb der Leuchtröhre zu absorbieren und die Beleuchtungsintensität der Entladungslampe vom Kurzbogentyp zu stabilisieren, ohne eine Verringerung der Leistungsfähigkeit der Entladungslampe vom Kurzbogentyp infolge des Wasserstoffgetters zu verursachen.
Die Aufgabe wird mit der Entladungslampe vom Kurzbogentyp gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Im Einzelnen betrifft die Erfindung eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp, welche umfasst: eine Leuchtröhre, ein Paar Elektroden, welche innerhalb der Leuchtröhre einander gegenüberliegend angeordnet sind, wenigstens einen Wasserstoffgetter, der einen hohlen Behälter aus einem für Wasserstoff durchlässigen Material sowie ein Gettermaterial umfasst, das in dem hohlen Behälter luftdicht eingeschlossen ist, sowie eine Halterungsvorrichtung, in der der Wasserstoffgetter an einer der Elektroden befestigt ist.
In einer Weiterbildung ist der hohle Behälter in Form einer stabförmigen Röhre oder in Form einer gebogenen Röhre ausgebildet.
Bevorzugt besitzt die Halterungsvorrichtung einen flachen Bereich oder eine gekrümmte Fläche, an der der Wasserstoffgetter befestigt wird.
Zweckmäßig weist die Halterungsvorrichtung einen konkaven Bereich oder eine Ausnehmung zur Befestigung des Wasserstoffgetters auf.
Bevorzugt besteht die Halterungsvorrichtung aus Wolfram, Molybdän oder Tantal. Alter nativ kann sie aus einer Wolframverbindung, einem Wolframgemisch, einer Molybdänverbindung, einem Molybdängemisch, einer Tantalverbindung oder einem Tantalgemisch bestehen. Es ist auch möglich, die Halterungsvorrichtung aus Keramik oder Glas und bevorzugt aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Quarzglas herzustellen.
Die erfindungsgemäße Entladungslampe vom Kurzbogentyp umfasst Gettermaterial luftdicht eingeschlossen innerhalb eines hohlen Behälters, der Wasserstoff durchlässt, und an einer der Elektroden mit einer Halterungsvorrichtung befestigt ist. Da der in die Leuchtröhre abgegebene Wasserstoff durch den Wasserstoffgetter sicher absorbiert wird und sich die Konzentration des Wasserstoffes innerhalb der Leuchtröhre verringert, kann man die Beleuchtungsintensität der Entladungslampe vom Kurzbogentyp stabil aufrechterhalten. Da außerdem der Wasserstoffgetter in einer Halterungsvorrichtung befestigt ist, reagiert der hohle Behälter, welcher das Gettermaterial luftdicht einschließt, nicht mit dem Siliciumdioxid-Bestandteil der Leuchtröhre. Es besteht deshalb keine Befürchtung, dass die Nachteile wie eine Verringerung der Beleuchtungsintensität der Entladungslampe vom Kurzbogentyp, ein Zerbrechen der Leuchtröhre und Ähnliches hervorgerufen werden.
Da der Wasserstoffgetter in der Halterungsvorrichtung befestigt ist, kann man ihn innerhalb der Leuchtröhre auf einfache Weise anbringen. Der Einbau des Wasserstoffgetters in die Leuchtröhre wird im Vergleich zum Fall eines unmittelbaren Einbaus des Wasserstoffgetters in eine Elektrodenstruktur (Struktur aus einer Elektrode, Teilen zum Festhalten der Elektrode sowie Teilen zur Sicherung der Luftdichtigkeit) viel einfacher. Weil außerdem der Wasserstoffgetter und die ihn befestigende Halterungsvorrichtung von der Elektrode unabhängig sind, kann man die Vorgänge des luftdichten Einschließens, der Aktivierung des Gettermaterials usw. vom Vorgang der Entgasung der Elektroden und von ähnlichen Vorgängen unabhängig ausführen. Es besteht deshalb keine Befürchtung, dass beispielsweise durch die Temperatur bei der Entgasung der Elektroden das Gettermaterial sich ausdehnt oder verdampft, dass sich dadurch der Innendruck des hohlen Behälters erhöht und somit der hohle Behälter beschädigt wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung besitzt der hohle Behälter die Form einer stabförmigen Röhre oder einer gebogenen Röhre. Ein solcher hohler Behälter in Form einer stabförmigen Röhre kann dadurch auf einfache Weise hergestellt werden, dass man die beiden Enden einer stabförmigen Röhre hermetisch abschließt und zur gewünschten Querschnittsform verformt. Wenn man den hohlen Behälter in Form einer gebogenen Röhre bildet, kann man ihn in der Halterungsvorrichtung auf einfache Weise befestigen.
In einer Weiterbildung weist die Halterungsvorrichtung einen flachen Bereich oder eine gekrümmte Fläche zur Befestigung des Wasserstoffgetters auf. Unter Ausnutzung des flachen Be reiches oder der gekrümmten Fläche der Halterungsvorrichtung kann man den Wasserstoffgetter in der Halterungsvorrichtung sicher befestigen.
Bevorzugt weist die Halterungsvorrichtung einen konkaven Bereich oder eine Ausnehmung zur Befestigung des Wasserstoffgetters auf. Man kann deshalb durch Einsetzen des Wasserstoffgetters in den konkaven Bereich oder die Ausnehmung der Halterungsvorrichtung den Wasserstoffgetter sicher in der Halterungsvorrichtung befestigen.
Die Halterungsvorrichtung besteht bevorzugt aus Wolfram, Molybdän oder Tantal. Sie kann auch aus einer Wolframverbindung, einem Wolframgemisch, einer Molybdänverbindung, einem Molybdängemisch, einer Tantalverbindung oder einem Tantalgemisch bestehen. Alternativ besteht die Halterungsvorrichtung aus Keramik oder Glas. Wenn man diese Materialien verwendet, besteht keine Befürchtung, dass die Halterungsvorrichtung verdampft oder mit den Emissionsstoffen reagiert, selbst wenn die Entladungslampe vom Kurzbogentyp beim Betrieb eine hohe Temperatur erreicht. Die Entladung der Entladungslampe vom Kurzbogentyp stabilisiert sich deshalb.
Die Halterungsvorrichtung kann auch aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Quarzglas bestehen. Wenn man die Halterungsvorrichtung aus diesen Materialien mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit bildet, kann der Wasserstoffgetter eine niedrigere Temperatur beibehalten, auch wenn die Entladungslampe vom Kurzbogentyp beim Betrieb eine hohe Temperatur erreicht. Da bei dem Wasserstoffgetter die Wasserstoff-Absorptionsfähigkeit umso höher ist, je niedriger seine Temperatur ist, kann man Wasserstoff somit effektiver abfangen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung der Anordnung einer erfindungsgemäßen Entladungslampe vom Kurzbogentyp,
2 eine schematische Teilansicht der erfindungsgemäßen Entladungslampe vom Kurzbogentyp,
3(a) und (b) jeweils eine schematische Darstellung der Einzelheiten einer Halterungsvorrichtung für einen Wasserstoffgetter,
4(a) und (b) jeweils eine schematische Darstellung der Einzelheiten eines Wasserstoffgetters,
5 eine schematische Darstellung der Einzelheiten eines weiteren Beispiels der Halterungsvorrichtung für einen Wasserstoffgetter,
6(a) bis (c) jeweils eine schematische Darstellung der Einzelheiten eines weiteren Beispiels des Wasserstoffgetters,
7 eine schematische Darstellung der Einzelheiten eines weiteren Beispiels der Halterungsvorrichtung für einen Wasserstoffgetter,
8(a) und (b) jeweils eine schematische Darstellung der Einzelheiten eines weiteren Beispiels des Wasserstoffgetters,
9 eine schematische Darstellung der Einzelheiten eines weiteren Beispiels der Halterungsvorrichtung für einen Wasserstoffgetter,
10 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp des Standes der Technik,
11 eine schematische Darstellung der Anordnung einer herkömmlichen Entladungslampe vom Kurzbogentyp, und
12 eine Querschnittdarstellung des in 11 gezeigten herkömmlichen Wasserstoffgetters.
1 ist eine schematische Darstellung der Anordnung einer erfindungsgemäßen Entladungslampe vom Kurzbogentyp. Die in 1 gezeigte Entladungslampe vom Kurzbogentyp weist eine im Wesentlichen kugelförmig gebildete Leuchtröhre 1 auf, in welcher ein Hauptteil 2b einer Kathode 2 sowie ein Hauptteil 3b einer Anode 3 gegenüberliegend angeordnet sind und zugleich ein Emissionsstoff eingefüllt ist.
Der Emissionsstoff ist ein Edelgas. Es ist beispielsweise Xenongas mit mindestens 0.5 MPa (Raumtemperatur) eingefüllt. Ferner kann man ebenfalls 0.01 MPa bis 1 MPa (Raumtemperatur) wenigstens eines der Gase Xenon, Argon oder Krypton einfüllen. Als Emissionsstoff kann man auch Quecksilber mit mindestens 1 mg/cm³ einfüllen.
Die Kathode 2 besteht aus dem Hauptteil 2b mit einem sich verjüngenden Bereich, dessen Spitzenbereich sich in Richtung auf den Hauptteil 3b der Anode 3 allmählich im Durchmesser verkleinert, sowie aus einem Elektrodenstab 2a, der sich an die Rückseite dieses Hauptteils 2b anschließt. Der Endbereich des Elektrodenstabes 2a ist mit einem auf der Rückseite des Hauptteils 2b gebildeten Sacklochöffnung zusammengefügt.
Die Anode 3 besteht aus dem Hauptteil 3b, dessen Spitzenbereich mit einer Rundung oder einem Kegelstumpf versehen ist, sowie aus einem Elektrodenstab 3a, der sich an die Rück seite des Hauptteils 3b anschließt. Der Spitzenbereich des Elektrodenstabes 3a ist mit einer auf der Rückseite des Hauptteils 3b gebildeten Sacklochöffnung zusammengefügt.
Die Kathode 2 sowie die Anode 3 bestehen aus den jeweiligen Hauptteilen 2b, 3b, welche beispielsweise aus Wolfram bestehen, sowie aus den jeweiligen Elektrodenstäben 2a, 3a, beispielsweise ebenfalls aus Wolfram. Bei der Kathode 2 sowie der Anode 3 können die jeweiligen Hauptteile 2b, 3b sowie die jeweiligen Elektrodenstäbe 2a, 3a aus voneinander unabhängigen Bauteilen bestehen, oder die jeweiligen Hauptteile und die jeweiligen Elektrodenstäbe können miteinander einteilig gebildet sein. Ferner können die Spitzenbereiche der jeweiligen Elektrodenstäbe 2a, 3a auch mit den auf den Rückseiten der jeweiligen Hauptteile 2b, 3b gebildeten Sacklochöffnungen zusammengefügt sein.
2 ist eine Teilansicht, in welcher der Bereich ”X” in 1 vergrößert ist. 2 zeigt einen Halterungsvorrichtung 10 für Wasserstoffgetter, welche vom Elektrodenstab 2a festgehalten wird, sowie Wasserstoffgetter 20, welcher in der Halterungsvorrichtung 10 befestigt ist. 3(a) und (b) sind schematische Darstellungen der Einzelheiten der Halterungsvorrichtung. 3(a) zeigt einen Zustand, in welchem der Wasserstoffgetter auf einer Seite der Halterungsvorrichtung für den Wasserstoffgetter (nachfolgend auch nur Halterungsvorrichtung genannt) befestigt ist. 3(b) zeigt nur die Halterungsvorrichtung. Nachfolgend wird der Elektrodenstab 2a auf der Seite der Kathode 2 beschrieben.
Die Halterungsvorrichtung 10 mit einer zylindrischen Form ist in der Weise angeordnet, dass sie den Umfang des Elektrodenstabes 2a umgibt. Sie wird durch ein Paar ringförmige Befestigungsbauteile 12 am Elektrodenstab 2a festgehalten, welche an zwei voneinander beabstandeten Stellen des Elektrodenstabes 2a den Außenumfang der Halterungsvorrichtung 10 einspannen und die Verschiebung entlang des Elektrodenstabes 2a in der Längsrichtung beschränken.
Man kann die Außenseiten der Halterungsvorrichtung 10 in Abhängigkeit von der Form des hohlen Behälters 21 des Wasserstoffgetters 20 flach oder gekrümmt ausbilden. Die Halterungsvorrichtung 10 weist beispielsweise, wie in 3(b) gezeigt, sechs Flächen 11 auf, wobei der Querschnitt in einer die Achslinie L der Kathode 2 orthogonal schneidenden Richtung eine Sechseckform besitzt.
Wie in 2 gezeigt, ist Wasserstoffgetter 20 auf den jeweiligen Flächen 11 der Halterungsvorrichtung 10 in Reihe nebeneinander angeordnet, um die Außenseite der Halterungsvorrichtung 10 zu umgeben, und er ist durch mehrere Befestigungsbauteile 4 auf den Flächen 11 der Halterungsvorrichtung 10 befestigt, indem die Befestigungsbauteile 4 auf die hohlen Behälter 21 in der Weise gewickelt sind, dass sie voneinander in der Richtung der Achslinie L beabstandet alle hohlen Behälter 21 umgeben. Da der Wasserstoffgetter 20 durch die Befestigungsbauteile 4 auf den Flächen 11 der Halterungsvorrichtung 10 befestigt ist, besteht keine Befürchtung, dass er herab fällt. Man kann den Wasserstoffgetter 20 auch an der Halterungsvorrichtung 10 anschweißen und somit befestigen, obwohl dieses in 2 nicht dargestellt ist.
Der Halterungsvorrichtung 10 für den Wasserstoffgetter besteht aus Wolfram, Molybdän, Tantal oder dergleichen. Wolfram, Molybdän oder Tantal können an sich oder als Verbindung mit einem anderen Stoff oder auch als Gemisch verwendet werden. Die Halterungsvorrichtung 10 kann auch aus verschiedenen Typen Keramik oder Glasmaterialien bestehen.
Ferner kann die Halterungsvorrichtung 10 auch aus einem Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit wie Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Quarzglas oder dergleichen bestehen. Wenn man die Halterungsvorrichtung 10 aus einem solchen Material herstellt, wird auf den Wasserstoffgetter 20 über die Halterungsvorrichtung 10 Wärme nur mit einer niedrigen Wärmeleitung übertragen, selbst wenn die Elektrode 2 oder die Elektrode 3 der Entladungslampe vom Kurzbogentyp beim Betrieb eine hohe Temperatur aufweist. Man kann deshalb den Wasserstoffgetter 20 bei einer relativ niedrigen Temperatur halten. Je niedriger die Temperatur des im hohlen Behälter 21 des Wasserstoffgetters 20 luftdicht eingeschlossenen Gettermaterials 22 ist, desto größer ist die Wasserstoff-Absorptionsfähigkeit. Wenn man die Halterungsvorrichtung 10 aus dem vorstehend beschriebenen Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit bildet, kann man deshalb Wasserstoff innerhalb der Leuchtröhre effektiv abfangen.
Vorstehend wurde ein Beispiel gezeigt, bei welchem mehrere Wasserstoffgetter 20 auf den Flächen 11 der Halterungsvorrichtung 10 ohne Überlappen angeordnet sind. Ohne hierauf beschränkt zu sein, kann man auch mehrere Wasserstoffgetter sich überlappend anordnen. Man kann ferner nur einen einzigen Wasserstoffgetter auf der Außenseite der Halterungsvorrichtung 10 befestigen.
4(a) und (b) sind schematische Darstellungen der Anordnung des Wasserstoffgetters. 4(a) ist eine perspektivische Darstellung. 4(b) ist eine Querschnittsdarstellung entsprechend der Linie A-A gemäß 4(a).
Der Wasserstoffgetter 20 besteht aus einem hohlen Behälter 21 aus einem Metall, welches Wasserstoff durchlässt, sowie aus einem Gettermaterial 22, das innerhalb des hohlen Behälters 21 luftdicht eingeschlossen ist. Der hohle Behälter 21 ist, wie in 4(a) gezeigt, in Form einer stabförmigen Röhre gebildet, wobei an seinen beiden Enden jeweils ein hermetisch abschließender Teil 21a gebildet ist, welcher dadurch luftdicht abgeschlossen ist, dass der Außendurchmesser in Richtung auf das Ende allmählich verkleinert wird. Wie in 4(b) gezeigt, weist sein Querschnitt eine flache Form auf. Die jeweiligen hermetisch abschließenden Teile 21a sind dadurch gebildet, dass die beiden Enden des Bauteils beispielsweise in Form einer stabförmigen Röhre durch Kaltpressungsschweißen verarbeitet werden.
Die beiden Enden des hohler Behälters 21 müssen nicht immer mit hermetisch abschließenden Teilen versehen sein. Man kann beispielsweise unter Verwendung eines einen Boden aufweisenden zylindrischen Bauteils nur ein Ende hermetisch abschließen. Ferner kann man auch hermetisch abschließende Teile bilden, welche durch Verschweißen der Enden des hohler Behälters 21 luftdicht abgeschlossen sind.
Der hohle Behälter 21 besteht aus einem Metall, welches einerseits Wasserstoff durchlässt und andererseits mit Quecksilber nur schlecht reagiert. Er besteht beispielsweise aus Tantal oder Niob. Tantal oder Niob können jeweils an sich oder auch in Verbindung mit einem anderen Stoff verwendet werden. Wenn man den hohlen Behälter 21 aus einem solchen Material herstellt, wird der Wasserstoff effektiv durchgelassen und zugleich besteht keine Befürchtung, dass das im hohlen Behälter 21 luftdicht versiegelte Gettermaterial 22 mit einem Entladungsmedium wie beispielsweise Quecksilber oder dergleichen reagiert. Da außerdem in 1 die innerhalb der Leuchtröhre 1 entstehenden Stoffe Sauerstoff und Kohlenmonoxid durch den hohlen Behälter 21 beseitigt werden und auf der Oberfläche des Gettermaterials 22 kein Oxidfilm gebildet wird, besteht keine Befürchtung einer Verringerung der Wasserstoff-Absorptionsfähigkeit.
Das Gettermaterial 22 besteht beispielsweise aus Yttrium oder Zirkonium. Da Yttrium und Zirkonium eine ausgezeichnete Wasserstoff-Absorptionsfähigkeit besitzen, können sie Wasserstoff effektiv abfangen. Yttrium und Zirkonium können jeweils an sich oder als Verbindung mit einem anderen Stoff verwendet werden. Das Gettermaterial 22 ist beispielsweise 1 g Yttrium.
Bei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Entladungslampe vom Kurzbogentyp weist der Wasserstoffgetter 20 Gettermaterial 22, welches in einem hohlen Behälter 21, der Wasserstoff durchlässt, luftdicht eingeschlossen ist, und die Halterungsvorrichtung 10 für Wasserstoffgetter auf, welche an wenigstens einer der Elektroden (2, 3) befestigt ist. Da der Wasserstoffgetter 20 in der Halterungsvorrichtung 10 befestigt ist, werden folgende Wirkungen erwartet.
Erstens wird der Wasserstoff, welcher beim Betrieb in die Leuchtröhre 1 abgegeben wird, vom hohlen Behälter 21 durchgelassen und vom Gettermaterial 22 mit einer ausgezeichneten Wasserstoff-Abfangfähigkeit absorbiert. Somit kann man die Wasserstoff-Konzentration in der Leuchtröhre 1 verringern, so dass man die Beleuchtungsintensität der Entladungslampe vom Kurzbogentyp stabil aufrechterhalten kann.
Zweitens besteht keine Befürchtung eines Hervorrufens der Nachteile einer Verringerung der Beleuchtungsintensität der Lampe vom Kurzbogentyp sowie eines Zerbrechens des Kolbens, da der hohle Behälter 21, in welchem das Gettermaterial 22 luftdicht versiegelt wird, nicht mit dem Siliciumdioxid reagiert, welches ein Bestandteil der Leuchtröhre 1 ist.
Drittens kann man den Wasserstoffgetter 20 auf einfache Weise in der Entladungslampe vom Kurzbogentyp anordnen, da der Wasserstoffgetter 20 von der Halterungsvorrichtung 10 festgehalten wird. Der Einbau ist im Vergleich zum Fall eines unmittelbaren Einbaus des Wasserstoffgetters in eine Elektrodenstruktur (Struktur aus einer Elektrode, Teilen zum Festhalten der Elektrode sowie Teilen zur Sicherung der Luftdichtigkeit) einfacher.
Viertens sind der Wasserstoffgetter 20 und die Halterungsvorrichtung 10 von den Elektroden (2, 3) unabhängig vorhanden, so dass man bei der Herstellung der Entladungslampe vom Kurzbogentyp den Vorteil hat, die Vorgänge des luftdichten Versiegelns, der Aktivierung usw. des Gettermaterials 22 vom Vorgang der Entgasung der Elektroden (2, 3) und von ähnlichen Vorgängen unabhängig ausführen zu können. Der Nachteil, dass beispielsweise durch die Temperatur bei der Entgasung der Elektroden (2, 3) das Gettermaterial sich ausdehnt oder verdampft, der Innendruck des hohlen Behälters sich so erhöht und somit der hohle Behälter beschädigt wird, tritt daher nicht auf.
5 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels der Halterungsvorrichtung für Wasserstoffgetter. In 5 bezeichnet ein Bezugszeichen 4 ein Befestigungsbauteil, ein Bezugszeichen 50 eine Halterungsvorrichtung sowie ein Bezugszeichen 60 einen Wasserstoffgetter. 6(a) bis (c) zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung die Anordnung des Wasserstoffgetters. 6(a) ist eine perspektivische Darstellung. 6(b) ist eine Querschnittsdarstellung entsprechend der Linie A-A gemäß 6(a). 6(c) ist eine Querschnittsdarstellung entsprechend der Linie B-B gemäß 6(a).
Der Halterungsvorrichtung 50 gemäß 5 weist ringförmige konkave Teile 51, 52 auf, welche oben und unten an zwei voneinander beabstandeten Stellen in Richtung der Achslinie L der Kathode 2 gebildet sind, ein Paar Schulterbereiche 53, 54, die oben und unten an den beiden Stirnseiten in Richtung der Achslinie L gebildet sind, sowie einen Rumpf 55, welcher durch die ringförmigen konkaven Teile 51, 52 von diesen Schulterbereichen 53, 54 getrennt sind. Im Rumpf 55 sind mehrere konkave Teile 55a gebildet, welche sich voneinander beabstandet entlang der Richtung der Achslinie L erstrecken. Ferner sind in den im Rumpf 55 gebildeten jeweiligen konkaven Teilen 55a jeweils Wasserstoffgetter 60 in der Weise sequentiell angeordnet, dass sie den Außenumfang des Rumpfs 55 entlang der Richtung der Achslinie L umgeben. Sie sind zugleich durch mehrere Befestigungsbauteile 4 auf dem Rumpf 55 der Halterungsvorrichtung 50 befestigt, welche voneinander beabstandet auf die hohlen Behälter 61 in der Weise gewickelt sind, dass sie die hohlen Behälter 61 aller Wasserstoffgetter 60 umgeben.
Da die Wasserstoffgetter 60 durch die Befestigungsbauteile 4 auf den Flächen 11 des Rumpfs 55 der Halterungsvorrichtung 50 befestigt sind, besteht keine Befürchtung, dass die herunter fallen. Man kann dadurch, dass im Rumpf 55 der Halterungsvorrichtung 50 mehrere konkave Teile 55a gebildet sind, mehrere Wasserstoffgetter 60 auf einfache Weise in der Halterungsvorrichtung 50 befestigen.
Im Wasserstoffgetter 60, der in der Halterungsvorrichtung 50 befestigt ist, sind an den beiden Enden hermetisch abschließende Teile 61a gebildet, welche dadurch luftdicht abgeschlossen sind, dass der Außendurchmesser in Richtung auf das Ende allmählich verkleinert wird, wie in 6(a) gezeigt. Wie in 6(c) gezeigt, besteht er aus einem hohlen Behälter 61 mit stabförmiger Röhrenform, dessen Querschnitt kreisförmig ist, sowie aus einem Gettermaterial 62, welches in diesem hohlen Behälter 61 luftdicht versiegelt ist. Der hohle Behälter 61 und das Gettermaterial 62 sind jeweils mit dem hohlen Behälter 21 sowie dem Gettermaterial 22 des zuvor beschriebenen Wasserstoffgetters 20 identisch.
7 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels der Halterungsvorrichtung für einen Wasserstoffgetter. In 7 bezeichnet ein Bezugszeichen 70 eine Halterungsvorrichtung sowie ein Bezugszeichen 80 einen Wasserstoffgetter. 8(a) und (b) zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung die Einzelheiten des in 7 gezeigten Wasserstoffgetters 80. 8(a) ist eine perspektivische Darstellung. 8(b) ist eine Querschnittsdarstellung entsprechend der Linie A-A gemäß 8(a).
Im Wasserstoffgetter 80 sind, wie in 8(a) gezeigt, an den beiden Enden schräge hermetisch abschließende Teile 81a gebildet. Der Wasserstoffgetter besteht aus einem flachen hohlen Behälter 81, welcher insgesamt C-Form aufweist, sowie aus einem Gettermaterial 82, das in diesem hohlen Behälter 81 luftdicht eingeschlossen ist. Die Halterungsvorrichtung 70 besteht, wie in 7 gezeigt, aus einem zylindrischen Rumpf 71 sowie aus einer Schulter 72 mit einem größeren Außendurchmesser als der Rumpf 71, wobei Schultern 72 an beide Enden des Rumpfs 71 anschließend gebildet sind. Der Wasserstoffgetter 80 ist in der Weise befestigt, dass es die Seite des Rumpfs 71 umschließt. Da im Wasserstoffgetter 80 oberhalb und unterhalb der Halterungsvorrichtung 70 ein Paar Schultern 72 ausgebildet ist, besteht keine Befürchtung, dass der Behälter herunterfällt. Der Wasserstoffgetter 80 und der Rumpf 71 können selbstverständlich auch beispielsweise durch Schweißen aneinander befestigt werden.
9 zeigt ein weiteres Beispiel der Halterungsvorrichtung für Wasserstoffgetter. In 9 bezeichnet ein Bezugszeichen 60 einen Wasserstoffgetter und ein Bezugszeichen 90 eine Halterungsvorrichtung. Der Wasserstoffgetter 60 ist mit dem gemäß 6(a) bis (c) identisch.
In 9 bezeichnet ein Bezugszeichen 91 eine Oberseite der Halterungsvorrichtung 90.
Sie ist mit mehreren Löchern 92 versehen, welche voneinander beabstandet sind und sich in der Achsrichtung der Kathode erstrecken. Die Löcher 92 haben in radialer Richtung einen halbkreisförmigen oder kreisförmigen Querschnitt. Die Wasserstoffgetter 60 sind in die Löcher 92 so eingeschoben, dass ihre schrägen hermetisch abschließenden Teile 61a, welche an den beiden Enden der jeweiligen hohlen Behälter 61 gebildet sind, oberhalb und unterhalb der Löcher 92 liegen. Die hermetisch abschließenden Teile 61a der hohlen Behälter 61 sind in den Bereichen der Halterungsvorrichtung 90, welche oberhalb und unterhalb der Löcher 92 liegen, breiter als der Durchmesser der Löcher 92. Dadurch wird verhindert, dass die hohlen Behälter 61 der Wasserstoffgetter 60 aus den Löchern 92 der Halterungsvorrichtung 90 herausfallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 8-153488 A [0006, 0006]
- US 5712530 A [0006, 0006]
- JP 57-21835 B [0008]
- US 3953755 A [0008]

Claims

Entladungslampe vom Kurzbogentyp, welche umfasst: – eine Leuchtröhre, – ein Paar Elektroden, welche innerhalb der Leuchtröhre einander gegenüberliegend angeordnet sind, – wenigstens einen Wasserstoffgetter, der einen hohlen Behälter aus einem für Wasserstoff durchlässigen Material sowie ein Gettermaterial umfasst, das in dem hohlen Behälter luftdicht eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Halterungsvorrichtung aufweist, in welcher der Wasserstoffgetter an einer der Elektroden befestigt ist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Behälter eine stabförmige Röhre oder eine gebogene Röhre ist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung einen flachen Bereich oder eine gekrümmte Fläche zur Befestigung des wenigstens einen Wasserstoffgetters aufweist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung einen konkaven Bereich oder eine Ausnehmung zur Befestigung des wenigstens einen Wasserstoffgetters aufweist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung aus Wolfram, Molybdän oder Tantal besteht.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung aus einer Wolframverbindung, einem Wolframgemisch, einer Molybdänverbindung, einem Molybdängemisch, einer Tantalverbindung oder einem Tantalgemisch besteht.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung aus Keramik oder Glas besteht.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Quarzglas besteht.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung um einen Elektrodenstab herum angeordnet ist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung eine Vielzahl von konkaven Bereichen oder Ausnehmungen zur Aufnahme jeweils eines Wasserstoffgetters besitzt, die in Umfangsrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind.