DE102010026164B4 - Short arc discharge lamp with insert body in the tip end surface of the anode - Google Patents

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Abstract

Kurzbogen-Entladungslampe, bei der eine Anode (3) und eine Kathode in einer Leuchtröhre einander gegenüberliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
in einer Spitzenendfläche (3A) der Anode (3) eine Vertiefung (4) gebildet ist, ein Einsatzkörper aus dem gleichen Material wie jenem der Anode (3) in diese Vertiefung (4) eingesetzt ist und zwischen dem hinteren Ende des Einsatzkörpers und der Vertiefung (4) ein Freiraum (6) gebildet ist,
wobei eine Spitzendendfläche (3A) des Einsatzkörpers (5) in der gleichen Ebene wie die Spitzenendfläche (3A) der Anode (3) liegt.

Figure DE102010026164B4_0000
Short-arc discharge lamp in which an anode (3) and a cathode in a light tube are arranged opposite to each other, characterized in that
a recess (4) is formed in a tip end surface (3A) of the anode (3), an insert body made of the same material as that of the anode (3) is inserted into this recess (4), and between the rear end of the insert body and the recess (4) a free space (6) is formed,
wherein a tip end surface (3A) of the insert body (5) lies in the same plane as the tip end surface (3A) of the anode (3).
Figure DE102010026164B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurzbogen-Entladungslampe und insbesondere eine Kurzbogen-Entladungslampe, die als Lichtquelle zur Belichtung etwa auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleitern oder Flüssigkristallen oder als Lichtquelle zur Hinterleuchtung von Projektoren verwendet wird.The present invention relates to a short-arc discharge lamp, and more particularly to a short-arc discharge lamp used as a light source for exposure in the field of semiconductor or liquid crystal fabrication or as a light source for backlighting projectors.

Kurzbogen-Entladungslampen werden aufgrund kurzen Abstands zwischen den Spitzenenden eines Paars von Elektroden, die einander gegenüberliegend in einer Leuchtröhre angeordnet sind, durch eine Kombination mit einem optischen System als Lichtquelle für eine Belichtungsvorrichtung oder zur Hinterleuchtung von Projektoren verwendet.Short-arc discharge lamps are used as a light source for an exposure apparatus or for backlighting projectors due to a short distance between the tip ends of a pair of electrodes disposed opposite to each other in a luminous tube by a combination with an optical system.

JP-A-10-188890 (1998) offenbart eine herkömmliche Kurzbogen-Entladungslampe. Diese herkömmliche Kurzbogen-Entladungslampe ist in 4 gezeigt. Eine Leuchtröhre 10 der Kurzbogen-Entladungslampe 1 umfasst einen in der Mitte befindlichen ungefähr kugelförmig geformten Emissionsteil 11 und Versiegelungsteile 12 an dessen beiden Enden. Im Inneren des Emissionsteils 10 sind eine Kathode 21 und eine Anode 31 aus Wolfram o. ä. derart einander gegenüberliegend angeordnet, dass sie zueinander gerichtet sind. Zudem ist in einem Leuchtraum S im Inneren ein Leuchtstoff wie etwa Quecksilber oder Xenon eingeschlossen. An die Kathode 21 und die Anode 31 anschließend ausgebildete Elektrodenschäfte 22, 32 sind über nicht dargestellte Metallfolien in den Versiegelungsteilen 12 versiegelt. JP-A-10-188890 (1998) discloses a conventional short-arc discharge lamp. This conventional short-arc discharge lamp is in 4 shown. A luminous tube 10 of the short-arc discharge lamp 1 includes a central approximately spherical shaped emission portion 11 and sealing portions 12 at both ends thereof. Inside the emission part 10, a cathode 21 and an anode 31 made of tungsten or the like are arranged opposite to each other so as to face each other. In addition, in a luminous space S inside a phosphor such as mercury or xenon is included. Electrode shafts 22, 32 subsequently formed on the cathode 21 and the anode 31 are sealed in the sealing parts 12 via metal foils, not shown.

In den letzten Jahren wird bei Kurzbogen-Entladungslampen, die beim Herstellungsprozess von Halbleitern oder Flüssigkristallpanelen verwendet werden, wie in der JP-A-2000-181075 ersichtlich, zur Einsparung von Energie ein (nachstehend als Voll-Standby-Leuchtbetrieb bezeichnetes) Leuchtverfahren angewendet, bei dem die Lampe nicht stets mit konstanter Energie leuchtet, sondern nur bei der Belichtung mit der Nennleistung leuchtet (normaler Leuchtbetrieb) und während Wartezeiten wie etwa bei der Bewegung von Substraten mit einer minimalen Leistung, die geringer als diese Nennleistung ist, leuchtet (Standby-Leuchtbetrieb). So wird zum Beispiel ein Zyklus aus einem Leuchtbetrieb für 0,1 bis 10 Sekunden mit der Nennleistung bei der Belichtung und einem Leuchtbetrieb für 0,1 bis 100 Sekunden mit der Standby-Leistung, die geringer als die Nennleistung ist, während Wartezeiten wiederholt ausgeführt.In recent years, in short-arc discharge lamps used in the manufacturing process of semiconductors or liquid crystal panels, as shown in FIG JP-A-2000-181075 can be seen, for energy saving applied (hereinafter referred to as full-standby lighting operation) lighting method in which the lamp is not always lit with constant energy, but only at the exposure to the rated power lights (normal lighting) and during waiting times such as at the movement of substrates with a minimum power lower than this nominal power is lit (standby lighting). For example, a cycle of a lighting operation for 0.1 to 10 seconds with the rated power in the exposure and a lighting operation for 0.1 to 100 seconds with the standby power lower than the rated power is repeatedly executed during waiting times.

Da es beim Ein- und Ausschalten der Lampe bzw. bei der Veränderung der Eingangsleistung beim Standby-Leuchtbetrieb zu einer Veränderung des vom Lichtbogen zur Anode fließenden Wärmeflusses kommt, verändert sich die Temperatur der Anode und kommt es zu internen Beanspruchungen der Anode. Dabei ist der Mittelbereich 50 der dem Lichtbogen gegenüberliegenden Anodenspitzenendfläche, wie in 5(a) und (b) gezeigt, der Bereich mit der größten Temperaturveränderung, weshalb auch die Wärmeausdehnung groß wird. Im Gegensatz dazu ist die Temperaturveränderung des ringförmigen Bereichs 51 um den Umfang des Mittelbereichs 50 geringer als jene des Mittelbereichs 50, und auch seine Wärmeausdehnung ist gering. Daher erfährt der Mittelbereich 50 durch diese Wärmeausdehnung eine Druckspannung vom umfänglichen ringförmigen Bereich her und verformt sich als Folge so, dass er von der Spitzenendfläche vorspringt.Since there is a change in the heat flow flowing from the arc to the anode when the lamp is switched on and off or when the input power changes during standby lighting operation, the temperature of the anode changes and internal stresses on the anode occur. In this case, the central region 50 of the anode tip end surface facing the arc, as in FIG 5 (a) and (b) shown, the area with the largest temperature change, and therefore the thermal expansion becomes large. In contrast, the temperature change of the annular portion 51 around the circumference of the central portion 50 is smaller than that of the central portion 50, and also its thermal expansion is small. Therefore, by this thermal expansion, the center region 50 experiences compressive stress from the circumferential annular region and, as a result, deforms to protrude from the tip end surface.

Ein derartiger Vorsprung kehrt selbst dann, wenn sich die Temperatur des Anodenspitzenendes beim Leuchtbetrieb mit der Nennleistung stabilisiert hat, nicht völlig zu seiner ursprünglichen Form zurück, sondern bleibt bestehen. Überdies tritt diese Formveränderung beim Voll-Standby-Leuchtbetrieb wiederholt auf, und der Vorsprung vergrößert sich durch Akkumulation. Dann besteht das Problem, dass sich die Entladung an diesem vergrößerten Vorsprungsteil konzentriert, der Vorsprungsteil abnorm erhitzt wird, das Elektrodenmaterial verdampft und an der Innenwand der Leuchtröhre anhaftet und die Innenwand der Leuchtröhre geschwärzt wird, was eine plötzliche Abnahme der Beleuchtungsstärke hervorruft.Such a projection does not completely return to its original shape even when the temperature of the anode tip end has stabilized in luminous operation at the rated power but remains. Moreover, this shape change repeatedly occurs in the full-standby lighting operation, and the projection increases by accumulation. Then, there is a problem that the discharge concentrates on this enlarged projection portion, the projection portion is abnormally heated, the electrode material evaporates and adheres to the inner wall of the arc tube and the inner wall of the arc tube is blackened, causing a sudden decrease in illuminance.

Aus der DE 197 29 129 A1 ist eine Hochdruckentladungslampe mit gekühlter Elektrode bekannt. Dabei weist die Anode einen Anodenkopf mit einer Spitze auf, wobei die Spitze thermisch von dem Grundkörper der Anode durch einen Spalt getrennt ist. Der Anodenkopf ist auf dem Grundkörper aufgesetzt und überdeckt diesen vollständig. Die Anodenkonfiguration unterscheidet sich damit in wesentlichen Punkten vom Anodenaufbau der Kurzbogen-Entladungslampe der vorliegenden Patentanmeldung.From the DE 197 29 129 A1 a high-pressure discharge lamp with a cooled electrode is known. In this case, the anode has an anode head with a tip, wherein the tip is thermally separated from the main body of the anode by a gap. The anode head is placed on the body and covers it completely. The anode configuration is thus substantially different from the anode structure of the short arc discharge lamp of the present application.

Angesichts der Probleme des oben angeführten Stands der Technik ist es die Aufgabe dieser Erfindung, eine Kurzbogen-Entladungslampe bereitzustellen, die einen Anodenaufbau aufweist, wodurch insbesondere bei Kurzbogen-Entladungslampen, die das Voll-Standby-Leuchtverfahren anwenden, die am Anodenspitzenende entstehende Wärmebeanspruchung abgemildert wird, eine Verformung des Mittelbereichs des Anodenspitzenendes verhindert wird, und eine Schwärzung verhindert werden kann.In view of the problems of the above-mentioned prior art, it is the object of this invention to provide a short arc discharge lamp having an anode structure, thereby alleviating the thermal stress generated at the anode tip end, particularly in short arc discharge lamps employing the full standby lighting method , deformation of the central portion of the anode tip end is prevented, and blackening can be prevented.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Kurzbogen-Entladungslampe nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The solution to this problem is achieved with the short-arc discharge lamp according to claim 1. Preferred developments are described in the subclaims.

Zur Lösung der obigen Aufgabe ist die Kurzbogen-Entladungslampe nach dieser Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in der Spitzenendfläche der Anode eine Vertiefung gebildet ist, ein Einsatzkörper aus dem gleichen Material wie jenem der Anode in diese Vertiefung eingesetzt ist, und zwischen dem hinteren Ende des Einsatzkörpers und der Vertiefung ein Freiraum gebildet ist, wobei eine Spitzenendfläche des Einsatzkörpers in der gleichen Ebene wie die Spitzenendfläche der Anode liegt.To achieve the above object, the short-arc discharge lamp according to this invention is characterized in that a recess is formed in the tip end surface of the anode, an insert body made of the same material as that of the anode is inserted into this recess, and between the rear end of the insert body and a clearance is formed in the recess, wherein a tip end surface of the insert body is in the same plane as the tip end surface of the anode.

Eine Weiterbildung besteht darin, dass zumindest ein Teil des Freiraums innerhalb des Bereichs der Wärmediffusionslänge vom Anodenspitzenende vorhanden ist.A development consists in that at least part of the free space is present within the range of the heat diffusion length from the anode tip end.

Zudem besteht eine Weiterbildung darin, dass der Freiraum bei einer Entfernung L von der Anodenspitzenendfläche bis zum Freiraum und einer größten Querschnittfläche S des Freiraums in einer senkrechten Schnittebene in Bezug auf die Elektrodenachse in einem Bereich von S ≤ πL2 liegt.In addition, a further development is that the clearance at a distance L from the anode tip end surface to the free space and a largest cross-sectional area S of the free space in a vertical sectional plane with respect to the electrode axis is in a range of S ≦ πL 2 .

Da nach der Kurzbogen-Entladungslampe der vorliegenden Erfindung ein Einsatzkörper aus dem gleichen Material wie jenem der Anode in eine im Spitzenende der Anode gebildete Vertiefung eingesetzt ist und zwischen dem hinteren Ende des Einsatzkörpers und der Vertiefung ein Freiraum gebildet ist, wird auch bei einer Temperaturveränderung des Anodenspitzenendes, insbesondere etwa beim Voll-Standby-Leuchtbetrieb, diese Temperaturveränderung durch das Vorhandensein des Freiraums nicht so, wie sie ist, geradlinig nach hinten übertragen. Außerdem wirkt der Freiraum als Verzerrungsentlastungsbereich, der eine Wärmeausdehnung und Kontraktion des Einsatzkörpers gestattet. Dadurch wird verhindert, dass sich das Anodenspitzenende, d. h. der Einsatzkörper, so verformt, dass es zu einem Vorspringen kommt. Als Folge wird eine mit dem Verdampfen der Elektrode verbundene Schwärzung der Leuchtröhre verhindert, und eine Abnahme des Grads der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke kann verhindert werden.Since, according to the short-arc discharge lamp of the present invention, an insert body made of the same material as that of the anode is inserted into a recess formed in the tip end of the anode and a clearance is formed between the rear end of the insert body and the recess, the temperature will change even if the temperature changes Anoden tip end, especially about the full-standby lighting operation, this temperature change by the presence of the free space is not as it is transmitted straight to the rear. In addition, the clearance acts as a distortion relief area allowing thermal expansion and contraction of the insert body. This prevents the anode tip end, i. H. the insert body, so deformed that it comes to a projection. As a result, blackening of the arc tube associated with the evaporation of the electrode is prevented, and a decrease in the degree of maintenance of the illuminance can be prevented.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematisch, und gleiche Bezugszeichen in ihnen bezeichnen gleiche Teile.

  • 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht des Spitzenendes der Anode einer Kurzbogen-Entladungslampe nach der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer anderen Ausführungsform.
  • 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht noch einer anderen Ausführungsform.
  • 4 ist eine Gesamtansicht des Stands der Technik.
  • 5 ist eine erklärende Ansicht des wichtigsten Teils von 4.
The invention will be explained in more detail with reference to drawings. The drawings are schematic, and like reference numerals denote like parts.
  • 1 Fig. 10 is a partially cutaway view of the tip end of the anode of a short arc discharge lamp according to the present invention.
  • 2 is a partially sectional view of another embodiment.
  • 3 is a partially sectional view of yet another embodiment.
  • 4 is an overall view of the prior art.
  • 5 is an explanatory view of the most important part of 4 ,

1 zeigt eine erste Ausführungsform, wobei 1(a) eine teilweise geschnittene Ansicht im zusammengesetzten Zustand ist, und 1(b) eine erklärende Ansicht des Zusammensetzungsprozesses ist. 1 shows a first embodiment, wherein 1 (a) is a partially sectioned view in the assembled state, and 1 (b) is an explanatory view of the composition process.

In den Figuren ist am Spitzenende einer Anode 3, die z. B. aus Wolfram besteht, eine Vertiefung 4 gebildet, die sich in der Spitzenendfläche 3A öffnet. Ein Einsatzkörper 5 aus dem gleichen Material wie jenem der Anode 3 ist durch Einpressen o. ä. in diese Vertiefung 4 eingesetzt, und seine Spitzenendfläche liegt in der gleichen Ebene wie die Spitzenendfläche 3A der Anode 3. Zwischen dem hinteren Ende des eingesetzten Einsatzkörpers 5 und der Vertiefung 4 ist ein Freiraum 6 gebildet.In the figures, at the tip end of an anode 3 that z. B. tungsten, a depression 4 formed, located in the top end surface 3A opens. An insert body 5 of the same material as that of the anode 3 is by pressing o. Ä. In this depression 4 and its tip end surface is in the same plane as the tip end surface 3A the anode 3 , Between the rear end of the inserted insert 5 and the depression 4 is a free space 6 educated.

In 1(a) ist die Position L des Freiraums 6, der in der Vertiefung 4 gebildet ist, so ausgeführt, dass sich zumindest ein Teil davon innerhalb des Bereichs der Wärmediffusionslänge von der Spitzenendfläche 3A befindet. Die Wärmediffusionslänge ist eine Kennziffer, die bei der Diffusion von wechselstromartig verursachter Wärme (einer Temperatur) in einem Material anzeigt, wie weit ihre Wellenlänge reicht, und ist durch die folgende Formel gegeben. L = ( α / f )

Figure DE102010026164B4_0001

  • L: Wärmediffusionslänge (m)
  • α: Wärmediffusionsrate (m2/s)
  • f: Wiederholungsfrequenz (Hz)
In 1 (a) is the position L of the free space 6 who is in the depression 4 is formed so that at least a part thereof is within the range of the heat diffusion length from the tip end surface 3A located. The heat diffusion length is an index that indicates how far its wavelength reaches in the diffusion of AC-induced heat (a temperature) in a material, and is given by the following formula. L = ( α / f )
Figure DE102010026164B4_0001
  • L: heat diffusion length (m)
  • α: heat diffusion rate (m 2 / s)
  • f: repetition frequency (Hz)

Die Wärmediffusionsrate α ist wie folgt definiert: α= k / ( ρ × C ρ )

Figure DE102010026164B4_0002
k: Wärmeleitfähigkeit 120 (J/s·m·K) *für Wolfram W ρ: Dichte 19,1 × 103 (kg/m3) *für W Cp: spezifische Wärme 134,4 (J/kg·K) *für W The heat diffusion rate α is defined as follows: α = k / ( ρ × C ρ )
Figure DE102010026164B4_0002
k: thermal conductivity 120 (J / s · m · K) * for Wolfram W. ρ: density 19.1 × 10 3 (kg / m 3 ) * for W Cp: specific heat 134.4 (J / kg · K) * for W

Um ein Beispiel zu geben, beträgt L bei einer Anode 3 aus Wolfram (W) und einer Wiederholungsfrequenz f von 1 (Hz) 6,84 mm. Bei f = 1000 (Hz) beträgt L = 0,216 mm.To give an example, L is at an anode 3 of tungsten (W) and a repetition frequency f of 1 (Hz) 6.84 mm. At f = 1000 (Hz), L = 0.216 mm.

Die Wärme vom Spitzenende der Anode 3 kann in dem Bereich, der über den oben angeführten Bereich hinausgeht, lediglich als gleichstromartige Wärmewirkung erwartet werden und hört auf, in diesem Bereich eine periodische Temperaturveränderung zu zeigen. Das heißt, mit anderen Worten, dass sich in dem Bereich, in dem es durch den Voll-Standby-Leuchtbetrieb zu einer periodischen Temperaturschwankung kommt, verglichen mit anderen Bereichen Wärmeverzerrungen leicht ansammeln und es als Folge dazu kommt, dass in der Elektrode eine nicht-plastische Verformung auftritt. Doch durch das Vorhandensein des in der Anode gebildeten Freiraums kommt es zu einer Behinderung der Wärmeübertragung vom Anodenspitzenende nach hinten, weshalb die auf dem Wärmedehnungsunterschied beruhenden Wärmeverzerrungen klein werden.The heat from the tip end of the anode 3 may be expected in the range exceeding the above range only as a direct-current heat effect and ceases to exhibit a periodic temperature change in this range. In other words, in the area where periodic temperature variation occurs due to the full-standby lighting operation, heat distortion tends to accumulate as compared with other areas, and as a result, a non-conductive effect occurs in the electrode. plastic deformation occurs. However, the presence of the clearance formed in the anode hinders the heat transfer from the anode tip end to the rear, and therefore, the heat distortion based on the thermal expansion difference becomes small.

Es kommt zwar am Anodenspitzenende zu einer Wärmedehnung, doch da der Freiraum selbst als Verzerrungsentlastungsbereich wirkt, der im Inneren der Elektrode eine freie Wärmeausdehnung und Kontraktion erlaubt, wird letztendlich eine Verformung der Elektrode unterdrückt. Das heißt, am Elektrodenspitzenende entsteht zwar eine der Wärmedehnung entsprechende Druckspannung, doch da diese Druckspannung auf Seiten des Freiraums entlastet wird, werden Verformungen in Richtung der Elektrodenspitze unterdrückt.Although thermal expansion occurs at the anode tip end, since the clearance itself acts as a distortion relief region allowing free thermal expansion and contraction inside the electrode, deformation of the electrode is ultimately suppressed. That is, at the electrode tip end, although a compressive strain corresponding to the thermal expansion, but since this compressive stress is relieved on the side of the free space, deformations in the direction of the electrode tip are suppressed.

Doch wenn der Freiraum zu groß ist, wird die Querschnittfläche der Wärmeleitung von der Elektrodenspitze zum hinteren Ende klein, und es kommt zu einem Temperaturanstieg in der Nähe des Elektrodenspitzenendes, weshalb das Verdampfen des Elektrodenmaterials gefördert wird, was als Folge eine Abnahme des Grads der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke mit sich bringt. Die Größe des Freiraums 6 kann so gestaltet werden, dass sie bei einer quer verlaufenden Schnittfläche des Freiraums, das heißt, einer maximalen Querschnittfläche S in einer senkrechten Schnittebene in Bezug auf die Elektrodenachse eine Beziehung von S ≤ πL2 erfüllt.However, when the clearance is too large, the cross-sectional area of the heat conduction from the electrode tip to the rear end becomes small, and a temperature increase occurs near the electrode tip end, and therefore the evaporation of the electrode material is promoted, resulting in a decrease in the degree of maintenance the illuminance brings with it. The size of the open space 6 can be made to satisfy a relationship of S ≦ πL 2 at a transverse sectional area of the clearance, that is, a maximum cross-sectional area S in a vertical sectional plane with respect to the electrode axis.

2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsform, wobei 2(a) eine teilweise geschnittene Ansicht im zusammengesetzten Zustand ist und 1(b) eine erklärende Ansicht des Zusammensetzungsprozesses. 2 is a partially sectioned view of a second embodiment, wherein 2 (a) is a partially sectioned view in the assembled state and 1 (b) an explanatory view of the composition process.

Bei dieser Ausführungsform besteht die Vertiefung 4 aus zwei Vertiefungen 4A, 4B. Die erste Vertiefung 4A weist ungefähr den gleichen Durchmesser wie der Einsatzkörper 5 auf, und in ihrem Inneren ist die zweite Vertiefung 4B mit einem kleinen Durchmesser gebildet. Der Einsatzkörper 5 ist in die erste Vertiefung 4A eingepresst, und sein Vorrücken nach innen ist durch die zweite Vertiefung 4B festgelegt. Die zweite Vertiefung 4B bildet den Freiraum 6.In this embodiment, the recess exists 4 from two wells 4A . 4B , The first recess 4A has approximately the same diameter as the insert body 5 on, and inside is the second well 4B formed with a small diameter. The insert body 5 is in the first recess 4A pressed in, and its advancing inward is through the second recess 4B established. The second well 4B forms the free space 6 ,

3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer dritten Ausführungsform, wobei 3(a) eine teilweise geschnittene Ansicht im zusammengesetzten Zustand ist und 3(b) eine erklärende Ansicht des Zusammensetzungsprozesses. 3 is a partially sectioned view of a third embodiment, wherein 3 (a) is a partially sectioned view in the assembled state and 3 (b) an explanatory view of the composition process.

Bei dieser Ausführungsform ist am hinteren Ende des Einsatzkörpers 5 eine ringförmige Rippe 5A vorspringend ausgebildet und in der hinteren Endfläche ein runder Vertiefungsbereich 5B gebildet. Wenn der Einsatzkörper 5 in die Vertiefung 4 gepresst wird, trifft die ringförmige Rippe 5A auf die Bodenfläche der Vertiefung 4 und bildet der Vertiefungsbereich 5B den Freiraum 6. Wenn gemäß den obigen in 2 und 3 gezeigten beiden Ausführungsformen der Einsatzkörper 5 in die Vertiefung 4 eingesetzt wird, trifft er auf den Boden der Vertiefung 4 und wird automatisch der Freiraum 6 gebildet.In this embodiment is at the rear end of the insert body 5 an annular rib 5A projecting formed and formed in the rear end face a round recess area 5B. When the insert body 5 into the depression 4 is pressed, meets the annular rib 5A on the bottom surface of the recess 4 and forms the recessed area 5B the free space 6 , If according to the above in 2 and 3 shown two embodiments of the insert body 5 into the depression 4 is used, it hits the bottom of the depression 4 and automatically becomes the free space 6 educated.

Zum Vergleich der vorliegenden Erfindung und des Stands der Technik wurde ein Leuchtversuch hinsichtlich des Grads der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke auf Basis der ersten Ausführungsform vorgenommen. Die beim Versuch verwendeten Lampen wiesen eine eingeschlossene Quecksilbermenge von 2 mg/ccm und etwa 3,5 atm Argon auf. Was die Abmessungen der Anode (Wolfram) betrifft, betrug der Durchmesser 29 mm, die Gesamtlänge 50 mm und der Durchmesser des Spitzenendes 10 mm. Die Kathode wies einen Durchmesser von 12 mm, einen Verjüngungswinkel von 60 Grad und einen Durchmesser des Spitzenendes von 1 mm auf. Der Elektrodenabstand vor dem Leuchtbetrieb betrug 6,5 mm.For comparison of the present invention and the prior art, a lighting test was performed on the degree of maintenance of illuminance based on the first embodiment. The lamps used in the experiment had an enclosed amount of mercury of 2 mg / cc and about 3.5 atm of argon. As for the dimensions of the anode (tungsten), the diameter was 29 mm, the total length was 50 mm and the diameter of the tip end was 10 mm. The cathode had a diameter of 12 mm, a taper angle of 60 degrees, and a tip end diameter of 1 mm. The electrode distance before the lighting operation was 6.5 mm.

Für diesen Versuch wurden drei Arten von Anoden vorbereitet, wobei in der Anode der vorliegenden Erfindung in der Spitzenendfläche der Anode eine Vertiefung 4 mit einem Durchmesser von 3,5 mm und einer Tiefe von 10 mm gebildet war und in die Vertiefung 4 ein Einsatzkörper 5 mit einem Durchmesser von 3,5 mm und einer Dicke von 8 mm eingepresst war. Als Folge davon wurde zwischen dem Einsatzkörper 5 und dem Boden der Vertiefung 4 ein Freiraum 6 mit einer Höhe von 2 mm gebildet.For this experiment, three kinds of anodes were prepared, and in the anode of the present invention, a recess was formed in the tip end surface of the anode 4 was formed with a diameter of 3.5 mm and a depth of 10 mm and into the recess 4 an insert body 5 with a diameter of 3.5 mm and a thickness of 8 mm was pressed. As a result, between the insert body 5 and the bottom of the well 4 a free space 6 formed with a height of 2 mm.

Als Vergleichsprodukt wurde eine Anode vorbereitet, bei der die Dicke des Einsatzkörpers gleich wie die Tiefe der Vertiefung ausgeführt wurde, der Einsatzkörper in die Vertiefung eingepresst und kein Freiraum vorhanden war. Für das herkömmliche Produkt wurde eine Anode vorbereitet, die keine derartige Ausbildung aufwies.As the comparative product, an anode was prepared in which the thickness of the insert body was performed the same as the depth of the recess, the insert body was pressed into the recess and no space was available. For the conventional product, an anode was prepared which did not have such a configuration.

Für diese Lampen wurde jeweils ein beschleunigter Versuch zur Bewertung des Grads der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke in einer kurzen Zeit (100 Stunden) vorgenommen, wobei eine periodische Wärmebelastung einer heftigen Eingangsleistungsvariationsbreite, bei der der Leuchtstrom jede zweite Sekunde (0,5 Hz) zwischen 50 A und 140 A umgeschaltet wurde, ausgeübt wurde. Was den Grad der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke betrifft, wurde der Grad der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke nach 100 Stunden mit der UV-Beleuchtungsstärke bei einer Wellenlänge von 365 nm (i-Linie) zu Beginn des Leuchtbetriebs unter den gleichen Leuchtbedingungen als Basis berechnet.For each of these lamps, an accelerated attempt was made to evaluate the degree of illuminance maintenance in a short time ( 100 Hours), wherein a periodic heat load of a violent input power variation width at which the luminous flux was switched every 50 seconds between 50 A and 140 A every other second (0.5 Hz) was applied. Regarding the degree of illuminance maintenance, the degree of illuminance maintenance after 100 hours was calculated with the UV illuminance at a wavelength of 365 nm (i-line) at the start of the lighting operation under the same lighting conditions as a basis.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 angeführt. Tabelle 1 herkömmliches Produkt Vergleichsbeispiel vorliegende Erfindung Aufbau

Figure DE102010026164B4_0003
Figure DE102010026164B4_0004
Figure DE102010026164B4_0005
Freiraum - keiner ∅ 3,5 Höhe: 2 mm Grad der Aufrechterhaltung 52 % (abgebrochen) 65 % 85 % Verformung groß mittel klein The test results are shown in Table 1. Table 1 conventional product Comparative example present invention construction
Figure DE102010026164B4_0003
Figure DE102010026164B4_0004
Figure DE102010026164B4_0005
free space - none ∅ 3,5 Height: 2 mm Degree of maintenance 52% (canceled) 65% 85% deformation large medium small

Wie aus Tabelle 1 erkennbar, verformte sich der Mittelbereich des Spitzenendes der Anode beim herkömmlichen Produkt so, dass er heftig vorsprang, und kam es zu einem Schmelzen des Spitzenendes. Da die Gefahr eines Platzens bestand, wurde der Leuchtversuch während seines Verlaufs abgebrochen. Zu diesem Zeitpunkt betrug der Grad der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke 52 %. Das Vergleichsprodukt verformte sich so, dass der eingepresste Einsatzkörper vorsprang. Das Spitzenende wölbte sich vor, und der Grad der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke betrug 65 %. Im Gegensatz dazu war bei der vorliegenden Erfindung die Verformung des Einsatzkörpers, der den Mittelbereich des Spitzenendes bildete, gering und der Grad der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke mit 85 % gut.As can be seen from Table 1, in the conventional product, the center portion of the tip end of the anode deformed so as to protrude violently, and the tip end melted. Since there was a risk of bursting, the lighting test was stopped during its course. At this time, the degree of maintenance of illuminance was 52%. The comparative product deformed so that the pressed-insert body jumped forward. The top end bulged and the degree of illuminance maintenance was 65%. In contrast, in the present invention, the deformation of the insert body constituting the central portion of the tip end was small and the degree of maintenance of the illuminance was good at 85%.

Da, wie oben erklärt wurde, bei der Kurzbogen-Entladungslampe nach der vorliegenden Erfindung ein Einsatzkörper aus dem gleichen Material wie jenem der Anode in eine im Spitzenende der Anode gebildete Vertiefung eingesetzt ist und zwischen dem hinteren Ende des Einsatzkörpers und dem Boden der Vertiefung ein Freiraum gebildet ist, wobei eine Spitzenendfläche des Einsatzkörpers in der gleichen Ebene wie die Spitzenendfläche der Anode liegt, wird insbesondere auch bei der Ausführung des Voll-Standby-Leuchtverfahrens bei einer periodischen Erhitzung des Mittelbereichs des Anodenspitzenendes die Wärmeverzerrung im Freiraum entlastet, wodurch sich die Wirkung ergibt, dass es keine Verformung wie ein lokales Vorspringen zum Spitzenende hin gibt und eine Abnahme der Beleuchtungsstärke, die auf einer Schwärzung durch das Verdampfen des Anodenmaterials beruht, unterdrückt werden kann.As explained above, in the short-arc discharge lamp of the present invention, an insert body made of the same material as that of the anode is inserted into a recess formed in the tip end of the anode, and a clearance is provided between the rear end of the insert body and the bottom of the recess With a tip end face of the insert body lying in the same plane as the tip end face of the anode, especially in the embodiment of the full standby lighting method with periodic heating of the middle portion of the anode tip end, the heat distortion in the clearance is relieved, thereby giving the effect in that there is no deformation such as local protrusion to the tip end, and a decrease in the illuminance based on blackening by the evaporation of the anode material can be suppressed.

Claims (3)

Kurzbogen-Entladungslampe, bei der eine Anode (3) und eine Kathode in einer Leuchtröhre einander gegenüberliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Spitzenendfläche (3A) der Anode (3) eine Vertiefung (4) gebildet ist, ein Einsatzkörper aus dem gleichen Material wie jenem der Anode (3) in diese Vertiefung (4) eingesetzt ist und zwischen dem hinteren Ende des Einsatzkörpers und der Vertiefung (4) ein Freiraum (6) gebildet ist, wobei eine Spitzendendfläche (3A) des Einsatzkörpers (5) in der gleichen Ebene wie die Spitzenendfläche (3A) der Anode (3) liegt.Short arc discharge lamp in which an anode (3) and a cathode are arranged in a luminous tube opposite each other, characterized in that in a tip end face (3A) of the anode (3) a recess (4) is formed, an insert body of the same Material such as that of the anode (3) is inserted into this recess (4) and between the rear end of the insert body and the recess (4) has a free space (6) is formed, wherein a Spitzendendfläche (3A) of the insert body (5) in the same level as the tip end surface (3A) of the anode (3). Kurzbogen Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Freiraums (6) innerhalb des Bereichs der Wärmediffusionslänge (L) vom Anodenspitzenende (3A) vorhanden ist, wobei die Wärmediffusionslänge (L) eine Kennziffer ist, die bei der Diffusion von wechselstromartig verursachter Wärme in einem Material anzeigt, wie weit ihre Wellenlänge reicht, und wobei die Wärmediffusionslänge (L) durch die folgende Formel gegeben ist: L = ( α / f ) ,
Figure DE102010026164B4_0006
wobei α die Wärmediffusionsrate des Anodenmaterials und f die Wiederholungsfrequenz darstellen, wobei sich die Wiederholungsfrequenz f auf einen Zyklus im Voll-Standby-Leuchtverfahren bezieht, bei dem der Leuchtbetrieb zunächst mit der Nennleistung und dann mit der Standby-Leistung ausgeführt wird, wobei weiterhin die Wärmediffusionsrate α des Anodenmaterials durch die folgende Formel definiert ist: α= k / ( ρ × C ρ )
Figure DE102010026164B4_0007
wobei k die Wärmeleitfähigkeit des Anodenmaterials, ρ die Dichte des Anodenmaterials und Cρ die spezifische Wärme des Anodenmaterials darstellen.
Short arc discharge lamp after Claim 1 characterized in that at least a portion of the clearance (6) is present within the range of the heat diffusion length (L) from the anode tip end (3A), the heat diffusion length (L) being an index indicative of the diffusion of AC induced heat in a material indicates how far its wavelength reaches, and wherein the heat diffusion length (L) is given by the following formula: L = ( α / f ) .
Figure DE102010026164B4_0006
where α represents the heat diffusion rate of the anode material and f the repetition frequency, wherein the repetition frequency f refers to a cycle in the full standby lighting method in which the lighting operation is carried out first at the rated power and then at the standby power, and further the heat diffusion rate α of the anode material is defined by the following formula: α = k / ( ρ × C ρ )
Figure DE102010026164B4_0007
where k is the thermal conductivity of the anode material, ρ is the density of the anode material, and Cρ is the specific heat of the anode material.
Kurzbogen-Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (6) bei einer Entfernung L von der Anodenspitzenendfläche (3A) bis zum Freiraum (6) und einer größten Querschnittfläche S des Freiraums (6) in einer senkrechten Schnittebene in Bezug auf die Elektrodenachse in einem Bereich von S ≤ πL2 liegt.Short arc discharge lamp after Claim 1 or 2 characterized in that the clearance (6) at a distance L from the anode tip end face (3A) to the clearance (6) and a largest cross sectional area S of the clearance (6) in a vertical sectional plane with respect to the electrode axis in a range of S ≤ πL 2 .
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