DE102010044259A1

DE102010044259A1 - Kurzbogen-Entladungslampe

Info

Publication number: DE102010044259A1
Application number: DE201010044259
Authority: DE
Inventors: Yukio Himeji-shi Yasuda; Go Himeji-shi Yamada
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2030-09-04
Also published as: CN102024662A; CN102024662B; DE102010044259B4; KR101083518B1; KR20110030325A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe Kurzbogen-Entladungslampe, bei der in einer Leuchtröhre eine Anode und eine Kathode einander gegenüberliegend angeordnet sind und durch Anlegen einer Spannung zwischen der Anode und der Kathode ein Lichtbogen gebildet werden kann, bei der Anode in der Anodenspitzenendfläche auf der Anodenmittelachse eine Vertiefung gebildet ist, diese Vertiefung aus einer Anodeninnenwandfläche, die von der Anodenspitzenendfläche eingesunken und in der Umfangsrichtung gebildet ist, einer Anodeninnenbodenfläche, die an die Anodeninnenwandfläche angeschlossen gebildet ist und sich in Bezug auf die Anodenmittelachse in der radialen Richtung erstreckt und flach ausgeführt ist, und einem ringförmigen Randbereich, der an der Grenze zwischen der Anodenspitzenendfläche und der Anodeninnenwandfläche von der Anodenmittelachse in der radialen Richtung entfernt in der Umfangsrichtung ausgebildet ist, besteht, wobei die aus diesen drei Elementen bestehende Vertiefung von der Anodenspitzenendfläche zum Inneren der Anode hin eingesunken ausgeführt ist. Ein Verhältniswert D1/D0 mit D0 als Kennziffer für die Größe des Lichtbogens und D1 (mm) als Durchmesser der Vertiefung liegt bei 0,25 ≤ D1/D0 ≤ 1,2, wobei die Kennziffer D0, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt, durch die folgende Formel bestimmt ist: D0 = 1,4 + 2,5(P – 1,6)^0,5, wobei P die Leistung der Lampe (kW) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurzbogen-Entladungslampe (in der Folge als „Entladungslampe” bezeichnet), und betrifft insbesondere den Anodenaufbau einer Kurzbogen-Endladungslampe.
Herkömmliche Entladungslampen sind mit einer Leuchtröhre aus Quarzglas, deren Mittelbereich ausgebaucht ist, und einer Anode und einer Kathode, die einander gegenüberliegend im ausgebauchten Abschnitt der Leuchtröhre angeordnet sind, versehen. Die Anode weist an ihrem der Kathode gegenüberliegenden Spitzenende eine flache Spitzenendfläche auf. Die Kathode ist derart kegelförmig ausgeführt, dass der Außendurchmesser des der Anode gegenüberliegenden Spitzenendes zum Spitzenende hin allmählich kleiner wird. Wenn diese Entladungslampe bestromt wird, kollidieren von der Kathode abgegebene Elektronen mit einem Gas im Lampeninneren, und es werden geladene Teilchen gebildet. Diese geladenen Teilchen wiederholen die Kollisionen, der im Inneren der Leuchtröhre eingeschlossene Stoff, zum Beispiel Quecksilber, gelangt in einen Plasmazustand, und zwischen den Elektroden wird ein Lichtbogen gebildet. Dann strömen die Elektronen im Plasma zur Anode und kollidieren mit der Spitzenendfläche der Anode. Es ist bekannt, dass die elektrische Feldstärke im Mittelbereich der Anode verglichen mit dem Randbereich hoch wird, da die Spitzenendfläche der Anode, die die Kollisionen mit den Elektronen erleidet, flach ist, Strom durch diese hohe Feldstärke angezogen zum Mittelbereich der Anode fließt, und der Mittelbereich der Anode eine hohe Temperatur erreicht, verdampft und abgenutzt wird.
Wenn die Anode so abgenutzt wird, kommt es zum Problem, dass sich das verdampfte Anodenaufbaumaterial an der Innenwand der Leuchtröhre niederschlägt und die Innenwandfläche der Leuchtröhre geschwärzt wird. Wenn die Schwärzung der Innenwandfläche der Leuchtröhre fortschreitet, nimmt der Strahlungsfluss von der Entladungslampe ab und wird die erforderliche Beleuchtungsstärke auf der Bestrahlungsfläche unzureichend, weshalb die Entladungslampe durch eine neue Lampe ersetzt werden muss.
Es wurden bereits Maßnahmen untersucht, um durch eine Unterdrückung des Anstiegs der Temperatur der Anode während des Leuchtens der Lampe und eine Verzögerung der Abnutzung der Anode und des Fortschritts der Schwärzung der Innenwandfläche der Leuchtröhre eine hohe Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke zu erhalten.
In JP-A-09-115479 (1997) ist eine Anode offenbart, bei der ein Gemisch aus Wolframcarbid (WC) und Tantalcarbid (TaC) und Wolfram (W) auf die Seitenfläche der Anode mit Ausnahme des Spitzenendbereichs gesintert und eine poröse Schicht gebildet ist. Es ist angeführt, dass es durch die gute Haftung dieser porösen Schicht am Basismaterial möglich wird, den Temperaturanstieg der Anode passend zu unterdrücken, die Abnutzung der Anode und die Schwärzung der Innenfläche der Leuchtröhre verringert werden und die Lebensdauer der Entladungslampe verlängert werden kann.
In JP-A-10-283988 (1998), JP-A-2003-234083 und JP-A-2003-257365 ist wie in 7 gezeigt in der Spitzenendfläche der Anode 80, die der Kathode 90 gegenüberliegt, eine Vertiefung 81 gebildet. Diese Vertiefung 81 ist so gebildet, dass die Stärken der elektrischen Felder, die an den Auffangpunkten der von der Kathode 90 abgegebenen Elektronen entstehen, angenähert werden. Gemäß diesen Literaturbeispielen wird die Stromdichteverteilung an der Oberfläche der Anode 80 zerstreut, die Abnutzung der Anode 80 verringert und der Fortschritt der Schwärzung der Innenwandfläche der Leuchtröhre verzögert, wodurch eine hohe Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke erhalten und die Lebensdauer der Entladungslampe verlängert werden kann.
Die in den oben genannten Veröffentlichungen offenbarten Techniken richten ihr Hauptaugenmerk jeweils auf die Verlängerung der Lebensdauer der Entladungslampe, das heißt, auf die Erhöhung der Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke. Doch bei Entladungslampen, die allgemein für Belichtungsvorrichtungen verwendet werden, ist es erforderlich, dass die Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke hoch ist, und es wird zudem auch noch eine hohe Strahlungsdichte, das heißt, ein hoher Strahlungsfluss, verlangt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Untersuchungen angestellt, um eine Entladungslampe bereitzustellen, bei der zusätzlich zur hohen Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke, über die die bisherigen Lampen verfügen, auch die Strahlungsdichte, das heißt, der Strahlungsfluss, hoch ist, und haben sie als dieser Anmeldung vorausgehende japanische Patentanmeldung 2009-154651 zum Patent angemeldet.
Diese Patentanmeldung betrifft kurz zusammengefasst das Folgende. Durch die Ausbildung einer Vertiefung, welche aus einer Anodeninnenwandfläche, einer flachen Anodeninnenbodenfläche und einem ringförmigen Randbereich besteht, in der Anodenspitzenendfläche ist der Elektrodenabstand zwischen den einzelnen Punkten der Vertiefung und der Kathode verändert, werden an zwei Stellen, der Stelle der Mittelachse der Anode und der Stelle des ringförmigen Randbereichs, Spitzen der elektrischen Feldstärke möglich, und wirkt die Spitze der elektrischen Feldstärke an der Stelle der Mittelachse der Anode zur Aufrechterhaltung der Strahlungsdichte der Entladungslampe, während die Spitze der elektrischen Feldstärke an der Stelle des ringförmigen Randbereichs dazu wirkt, durch Anziehen von Elektronen und Erhöhen der Stromdichte in diesem Bereich eine lokale Stromkonzentration in einem Teilbereich auf der Spitzenendfläche der Anode abzuschwächen und die Abnutzung der Anode zu unterdrücken.
Nachstehend wird der Inhalt der genannten Patentanmeldung anhand von 1 und 2 ausführlich erklärt. 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau einer Entladungslampe schematisch zeigt.
Die Entladungslampe 10 ist mit einer Leuchtröhre versehen, die aus einem ungefähr kugelförmig ausgeführten Leuchtabschnitt 11 und Versiegelungsteilen 12A und 12B mit der Form gerader Röhren, welche an beide Enden des Leuchtabschnitts 11 anschließen, gebildet ist. Die Leuchtröhre ist zum Beispiel aus Quarzglas einstückig ausgeführt. An den Versiegelungsteilen 12A und 12B sind jeweils zylinderförmige Sockel 13A und 13B zur Stromversorgung angebracht. In einem Entladungsraum S, der im Inneren der Leuchtröhre gebildet ist, sind eine Kathode 2 und eine Anode 3 auf einer Anodenmittelachse L einander gegenüberliegend angeordnet, und es ist ein Leuchtstoff eingeschlossen. Als Leuchtstoff sind zumindest eines von Xenongas, Argongas und Kryptongas sowie Quecksilber eingeschlossen. Als Leuchtstoff kann aber auch nur eines aus diesen Edelgasen und dem Quecksilber eingeschlossen sein.
Die Kathode 2 wird im Versiegelungsteil 12A gehalten, wobei ein säulenförmiger Rumpfteil 2A, der sich im Entladungsraum S befindet, und ein konisch geformter Spitzenendteil 2B, der an den Rumpfteil 2A anschließt und dessen Außendurchmesser zu seinem Spitzenende hin allmählich geringer wird, einstückig zum Beispiel aus Wolfram gebildet sind. Für die Anode 3 sind ein säulenförmiger Rumpfteil 3A und Kegelstumpfteile 3B und 3C, die jeweils an die Spitzenendseite bzw. an die hintere Endseite des Rumpfteils 3A anschließend gebildet sind, einstückig zum Beispiel aus Wolfram gebildet. Am Kegelstumpfteil 3C der hinteren Endseite ist ein stabförmiger Leitungsteil (nicht dargestellt) mit einem kleineren Durchmesser als jenem des Rumpfteils 3A einstückig angeschlossen, wobei dieser Leitungsteil im Versiegelungsteil 12B gehalten wird.
Die Anode 3 weist eine Gesamtlänge von 30 bis 100 mm auf, der Durchmesser des Rumpfteils 3A beträgt 20 bis 40 mm, der Spitzenenddurchmesser des Kegelstumpfteils 3B beträgt 5 bis 20 mm, und der Durchmesser des hinteren Endes des Kegelstumpfteils 3B beträgt 20 bis 40 mm. Der Elektrodenabstand zwischen der Kathode 2 und der Anode 3 beträgt 3 bis 40 mm.
2(A) ist eine Schnittansicht, in der die Schnittfläche, die die Anodenmittelachse L enthält, vergrößert ist. 2(B) ist eine Vorderansicht der Anodenspitzenendfläche aus der Richtung des in 2(A) gezeigten Pfeils B.
Die Anode 3 weist den Kegelstumpfteil 3B auf, dessen Außendurchmesser zum Spitzenende hin allmählich kleiner wird. Am Spitzenendteil dieses Kegelstumpfteils 3B ist eine Anodenspitzenendfläche 3D gebildet, und in der Anodenspitzenendfläche 3D ist auf der Anodenmittelachse L eine Vertiefung 30 gebildet. Um die Form dieser Vertiefung 30 zu erklären, verfügt diese Vertiefung 30 über eine in der Umfangsrichtung gebildete Anodeninnenwandfläche 30A, bei der es sich um eine von der Anodenspitzenendfläche 3D eingesunkene, in der Umfangsrichtung gebildete Wand handelt, eine Anodeninnenbodenfläche 30B, bei der es sich um eine Wand handelt, die an die Anodeninnenwandfläche 30A angeschlossen gebildet ist, sich in Bezug auf die Anodenmittelachse L in einem rechten Winkel in der radialen Richtung erstreckt und flach ausgeführt ist, und einen ringförmigen Randbereich 30C, der an der Grenze zwischen der Anodenspitzenendfläche 3D und der Anodeninnenwandfläche 30A von der Anodenmittelachse L in der radialen Richtung entfernt in der Umfangsrichtung ausgebildet ist. Die aus diesen drei Elementen bestehende Vertiefung 30 ist von der Anodenspitzenendfläche 3D zum Inneren der Anode 3 gerichtet eingesunken ausgebildet.
Da die Vertiefung 30 diese Form aufweist, ist, was ihre Gesamtform betrifft, die Schnittfläche, die die Anodenmittelachse L enthält, rechteckig, das heißt, ist ihre Gesamtform säulenförmig.
Die Vertiefung 30 ist jedoch nicht auf eine Säulenform beschränkt, sondern kann auch rotationskegelstumpfförmig sein.
Wenn bei der Entladungslampe, die eine Anode mit dieser Form verwendet, eine hohe Spannung zwischen der Kathode und der Anode angelegt wird, wird zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen gebildet. Bei der in 2 gezeigten Anode 3 ist die flache Anodeninnenbodenfläche 30B bereitgestellt, die von der Anodenspitzenendfläche 3D zum Inneren der Anode hin eingesunken ist, und an dieser Anodeninnenbodenfläche 30B wird die elektrische Feldstärke mit der Annäherung an die Anodenmittelachse L höher. Und da an einer Stelle, die von der Anodenmittelachse L radial auswärts gerichtet entfernt ist, der ringförmige Randbereich 30C bereitgestellt ist, erreicht die elektrische Feldstärke auch an dieser Stelle einen hohen Zustand. Da die elektrische Feldstärke der Anode 3 somit an den beiden Stellen – der Anodenmittelachse L und dem ringförmigen Randbereich 30C – einen hohen Zustand erreicht, werden die von der Kathode 2 abgegebenen Elektronen jeweils zur Anodenmittelachse L und zum ringförmigen Randbereich 30C verteilt angezogen, wodurch die Menge der Elektronen, die zur Anodenmittelachse L angezogen werden, verringert wird. Die Spitze der elektrischen Feldstärke an der Stelle der Anodenmittelachse L der Anodeninnenbodenfläche 308 trägt dazu bei, die Strahlungsdichte der Entladungslampe aufrechtzuerhalten, während die Spitze der elektrischen Feldstärke an der Stelle des ringförmigen Randbereichs dazu beiträgt, durch ein Anziehen von Elektronen und eine Erhöhung des Stroms in diesem Bereich eine lokale Stromkonzentration an der Anodenspitzenendfläche abzuschwächen und eine Abnutzung der Anode zu unterdrücken.
8 zeigt die Ergebnisse einer Simulation der Verteilung der elektrischen Feldstärke im Lichtbogen für die Entladungslampe (in der Folge als „Lampe 1” bezeichnet), die mit der in den Absätzen 0011 bis 0013 erklärten, in 2 gezeigten Anode mit der Vertiefung aus der Anodeninnenwandfläche und der flachen Anodeninnenbodenfläche und dem ringförmigen Randbereich versehen ist, und die Entladungslampe (in der Folge als „Lampe 2” bezeichnet), die mit der in Absatz 0006 erklärten, in 7 gezeigten Anode mit der Vertiefung, in der die elektrischen Feldstärken angenähert sind, versehen ist. Die Längsachse von 8 zeigt die elektrische Feldstärke, während die Querachse die Entfernung von der Anodenmittelachse L angibt. Die durchgehende Linie zeigt die elektrische Feldstärke der Anode der Lampe 1, während die gestrichelte Linie die elektrische Feldstärke der Anode der Lampe 2 zeigt.
Bei der Anode der Lampe 1 zeigt sich wie mit der durchgehenden Linie in 8 dargestellt sowohl an der Stelle der Anodenmittelachse L als auch an der Stelle, die dem ringförmigen Randbereich 30C der Vertiefung 30 entspricht, eine scharfe Spitze der elektrischen Feldstärke, und es wird vermutet, dass sich die Elektronen im Lichtbogen an der Anodenmittelachse L und am ringförmigen Randbereich 30C konzentrieren. Da bei der Anode der Lampe 2 keine derartigen Spitzen erkennbar sind, ist der Anteil des Stroms, der zum Randbereich 82 der Vertiefung 81 gezogen wird, gering. Auf diese Weise wird bei der Lampe 1 durch das Vorhandensein der flachen Innenbodenfläche 30B die Stromdichte an der Anodenmittelachse L in einem solchen Ausmaß hoch gestaltet, dass sich die Anode nicht abnutzt und die Strahlungsdichte hoch wird. Und da zudem der ringförmige Randbereich 30C vorhanden ist, der so gebildet ist, dass er radial auswärts gerichtet von der Anodenmittelachse L entfernt ist, wird Strom zum ringförmigen Randbereich 30C zerstreut, wird eine lokale Stromkonzentration zur Anodenmittelachse L abgeschwächt und kann die Abnutzung der Anode unterdrückt werden und eine hohe Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke bereitgestellt werden. Daher wird es möglich, die Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke der Lampe 1 verglichen mit der Lampe 2 hoch zu gestalten, während die Strahlungsdichte bewahrt wird.
Bei den vorangehenden Ausführungen handelt es sich um den Inhalt der japanischen Patentanmeldung 2009-154651 . Doch auch mit der wie oben erklärten, in der japanischen Patentanmeldung 2009-154651 offenbarten Entladungslampe gemäß der Lampe 1 konnten die Anforderungen, die für eine Lichtquelle, die bei einer Belichtungsvorrichtung verwendet wird, nötig sind, nicht ganz ausreichend erfüllt werden. Das heißt, auch wenn die Entladungslampe eine hohe Strahlungsdichte aufweist, kommt es bei einer Entladungslampe, deren Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke gering ist, innerhalb einer relativ kurzen Zeit zu einer Schwärzung der Innenwandfläche der Leuchtröhre, und der erforderliche Strahlungsfluss von der Entladungslampe kann innerhalb einer relativ kurzen Zeit nicht mehr erhalten werden, die Lebensdauer der Lampe ist kurz und die Entladungslampe muss recht häufig ausgetauscht werden. Mit der Häufigkeit der Austauschtätigkeit werden auch die Stillstandszeit der Belichtungsvorrichtung während des Austauschs (die Ausfallzeit) und die Zeit, bis die Belichtungsvorrichtung nach dem Einschalten der Lampe wieder zu einer stabilen Temperatur zurückkehrt, zu Zeiträumen, in denen keine Verwendung zur Belichtung möglich ist, und es besteht das Problem, dass eine Belichtungsvorrichtung mit schlechter Produktivität erhalten wird.
Und selbst wenn es sich um eine Entladungslampe mit einer hohen Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke handelt, ist die zur Belichtung erforderliche Belichtungslichtmenge unzureichend, wenn die Strahlungsdichte des UV-Lichts gering ist, und besteht letztendlich das Problem, dass die Belichtungszeit lang wird und eine Belichtungsvorrichtung mit schlechter Produktivität erhalten wird. Beim Belichtungsprozess wird eine Verkürzung der Belichtungszeit, das heißt, eine Erhöhung der Durchlaufleistung gefordert. Um zur Verkürzung der Belichtungszeit beizutragen und einen Beitrag zur Verbesserung der Produktivität zu leisten, wird von der Bestrahlungslampe auch verlangt, dass die „addierte Strahlungsmenge”, bei der es sich um die gesamte Strahlungsmenge an UV-Licht handelt, die während der stabilen Leuchtzeit ausgestrahlt wird, hoch ist.
Angesichts der obigen Problempunkte ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, im Hinblick auf Kurzbogen-Entladungslampen, die für Belichtungsvorrichtungen verwendet werden, eine Entladungslampe bereitzustellen, die die Produktivität der Belichtungsvorrichtung verbessert, indem eine Lampe ausgeführt wird, bei der die Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke hoch gestaltet werden kann, während die Strahlungsdichte aufrechterhalten wird, und zudem die „addierte Strahlungsmenge” hoch ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Kurzbogen-Entladungslampe nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Zuerst soll die Beziehung zwischen der addierten Strahlungsmenge und der Strahlungsdichte und dem Strahlungsfluss betrachtet werden. Wenn die Verteilung der Strahlungsdichte des Lichtbogens als B angesetzt wird, wird der „vom Lichtbogen ausgestrahlte Strahlungsfluss” L wie in der nachstehenden Formel (1) gezeigt durch Integrieren der Verteilung B der Strahlungsdichte mit der Fläche (ds) und dem Raumwinkel (dΩ) ermittelt. L = ∫∫ BdsdΩ Formel (1)
Da der „vom Lichtbogen am Beginn des Leuchtens ausgestrahlte Strahlungsfluss” Lo über die Leuchtröhre ausgegeben wird, ist der „von der Lampe nach dem Ablauf einer bestimmten Zeit ausgestrahlte Strahlungsfluss” L₁ unter Ansetzen der Durchlässigkeit der Leuchtröhre als T wie durch die Formel (2) gezeigt als das Produkt des Strahlungsflusses To und der Durchlässigkeit T ausgedrückt: L₁ = LoT Formel (2)
Da diese Durchlässigkeit T stark auf die Schwärzung infolge des Anhaftens von verdampftem Material etwa der Anode im Lauf der Zeit an der Leuchtröhre und die Streuung des Lichts zurückzuführen ist, kann sie durch die durch eine Funktion der Leuchtzeit ausgedrückte Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke η(t)(%) ersetzt und angenähert werden. Daher wird der „von der Lampe ausgestrahlte Strahlungsfluss” L₁t zur Zeit t als
ausgedrückt.
Da die „addierte Strahlungsmenge Φ”, bei der es sich um die gesamte Strahlungsmenge der UV-Strahlen handelt, durch das Zeitintegral des „von der Lampe ausgestrahlten Strahlungsflusses” L₁(t) zur Zeit (t) ausgedrückt wird, wird sie wie in der nachstehenden Formel 4 gezeigt.
Da die Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke η(t) eng mit der oben angeführten Anhäufung von verdampftem Material an der Innenfläche der Leuchtröhre zusammenhängt und durch eine einfache Exponentialfunktion angenähert werden kann, kann ihre Dämpfungskonstante bei Ansetzen der Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke η(to)% nach der Zeit des Leuchtens to durch die folgende Formel (5) ausgedrückt werden: Formel (5)
Folglich wird die addierte Strahlungsmenge Φ nach der Zeit des Leuchtens to unter Verwendung von Formel (4) ferner wie durch Formel (6) ausgedrückt: Formel (6)
Aus dieser Formel (6) ist erkennbar, dass die addierte Strahlungsmenge Φ unter Verwendung des „vom Lichtbogen am Beginn des Leuchtens ausgestrahlten Strahlungsflusses” Lo und der Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke η(to) nach Ablauf der Zeit to berechnet werden kann.
In den später folgenden Absätzen 0045 und 0046 werden bei der Ermittlung der addierten Strahlungsmenge Φ dieser „vom Lichtbogen am Beginn des Leuchtens ausgestrahlte Strahlungsfluss” Lo und die Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke η(to) nach Ablauf der Zeit to verwendet.
Die in Anspruch 1 angeführte Kurzbogen-Entladungslampe, bei der in der Leuchtröhre eine Anode und eine Kathode einander gegenüberliegend angeordnet sind und durch Anlegen einer Spannung zwischen der Anode und der Kathode ein Lichtbogen gebildet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anode an der Anodenspitzenendfläche auf der Anodenmittelachse eine Vertiefung gebildet ist, diese Vertiefung aus einer Anodeninnenwandfläche, die von der Anodenspitzenendfläche eingesunken und in der Umfangsrichtung gebildet ist, einer Anodeninnenbodenfläche, die an die Anodeninnenwandfläche angeschlossen gebildet ist und sich in Bezug auf die Anodenmittelachse in der radialen Richtung erstreckt und flach ausgeführt ist, und einem ringförmigen Randbereich, der an der Grenze zwischen der Anodenspitzenendfläche und der Anodeninnenwandfläche von der Anodenmittelachse in der radialen Richtung entfernt in der Umfangsrichtung ausgebildet ist, besteht, wobei die aus diesen drei Elementen bestehende Vertiefung von der Anodenspitzenendfläche zum Inneren der Anode hin eingesunken ausgeführt ist, und ein Verhältniswert D1/D0 mit D0 als Kennziffer für die Größe des Lichtbogens und D1 (mm) als Durchmesser der Vertiefung 0,25 ≤ D1/D0 ≤ 1,2 erfüllt.
Die Kennziffer D0, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt, ist durch die folgende Formel bestimmt: D0 = 1,4 + 2,5(P – 1,6)^0,5 wobei P die Leistung der Lampe (kW) ist.
Die in Anspruch 2 angeführte Kurzbogen-Entladungslampe ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kurzbogen-Entladungslampe nach Anspruch 1 die Tiefe der Vertiefung 0,1 mm bis 0,5 mm beträgt.
Da in der Kurzbogen-Endladungslampe der vorliegenden Erfindung bei der Anode an der Anodenspitzenendfläche auf der Anodenmittelachse eine Vertiefung gebildet ist und diese Vertiefung mit einer Anodeninnenwandfläche, einer flachen Anodeninnenbodenfläche und einem von der Anodenmittelachse radial auswärts gerichtet entferntenen ringförmigen Randbereich versehen ist, kann eine Lampe mit einer hohen Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke erhalten werden, bei der die Strahlungsdichte aufrechterhalten wird. Da außerdem der Verhältniswert D1/D0 der Kennziffer D0, die die Größe des zwischen der Anode und der Kathode gebildeten Lichtbogens ausdrückt, und des Durchmessers D1 (mm) der in der Anode ausgebildeten Vertiefung 0,25 ≤ D1/D0 ≤ 1,2 erfüllt, kann eine Lampe mit einer hohen addierten Strahlungsmenge erhalten werden. Da zudem die Tiefe der Vertiefung der Anode bevorzugt 0,1 mm bis 0,5 mm beträgt, kann sowohl die Strahlungsdichte als auch die Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke sicher erhöht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Diese sind rein schematisch, und in ihnen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.
1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für den Aufbau einer Entladungslampe zeigt.
2 ist eine erklärende Ansicht einer Anode, die bei der Entladungslampe verwendet wird.
3 ist eine Schnittansicht, die den Zustand des Lichtbogens zeigt, der beim Leuchten der Entladungslampe zwischen der Kathode und der Anode gebildet wird.
4 zeigt das Profil der Strahlungsdichteverteilung von UV-Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm, das von dem in 3 gezeigten Lichtbogen ausgestrahlt wird.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 und der Lampenleistung P zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der relativen addierten Strahlungsmenge und dem Verhältniswert D1/D0 der „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 und des Durchmessers der Vertiefung D1 zeigt.
7 ist eine Schnittansicht, die den Elektrodenaufbau einer herkömmlichen Kurzbogen-Entladungslampe zeigt.
8 ist eine Ansicht, die die Verteilung der elektrischen Feldstärke darstellt.
Da der Aufbau der Entladungslampe dem Inhalt der Absätze 0009 bis 0013 und der 1 und 2 entspricht, wird durch Verweis auf eine Erklärung dieses Teils verzichtet.
Wenn zwischen der Kathode 2 und der Anode 3 der Entladungslampe 10 eine hohe Spannung angelegt wird, kommt es zwischen den Elektroden zu einem dielektrischen Durchschlag und wird zwischen der Kathode 2 und der Anode 3 ein Lichtbogen AR gebildet. Eine schematische Ansicht dieses Lichtbogens AR ist in 3 gezeigt. Der Lichtbogen AR dehnt sich abhängig von der Lampenleistung P (kW) mit der Anodenmittelachse als Zentrum aus und zieht sich zusammen. Das heißt, wenn die Lampenleistung groß wird, dehnt sich der Lichtbogen AR aus und wird groß, und wenn die Lampenleistung gering wird, zieht sich der Lichtbogen AR zusammen und wird klein. Wenn die Größe der Vertiefung 30 als konstant angesetzt wird, kann es vorkommen, dass der Lichtbogen AR über den ringförmigen Randbereich 30C der Vertiefung 30 hinausgeht und sich bis zur Anodenspitzenendfläche 3D ausdehnt, doch kann es auch sein, dass er im Inneren des ringförmigen Randbereichs 30C der Vertiefung 30 verbleibt.
Wenn aus dieser Beziehung zwischen der Vertiefung 30 und der Größe des Lichtbogens AR der Verhältniswert D1/D0 der Größe D1 der Vertiefung 30 und der Größe D0 des Lichtbogens AR ermittelt wird, drückt dieser Verhältniswert das Ausmaß aus, mit dem der Lichtbogen AR die Vertiefung 30 der Anodenspitzenendfläche abdeckt, und wenn sich dieser Verhältniswert, das heißt, das Ausmaß, in dem der Lichtbogen AR die Vertiefung 30 abdeckt, verändert, übt der ringförmige Randbereich 30C durch das elektrische Feld einen Einfluss auf die Wirkung der Anziehung eines Teils des Stroms aus, kommt es zu einem Einfluss auf den zwischen den Elektroden entstehenden Fluss der Elektronen und schwankt die Strahlungsmenge. Daher ist denkbar, dass der Verhältniswert D1/D0 der Größe der Vertiefung 30 und der Größe des Lichtbogens AR eng mit der in Absätzen 0020 bis 0026 erklärten addierten Strahlungsmenge in Zusammenhang steht und der ideale Bereich für die addierte Strahlungsmenge als Funktion von D1/D0 herausgefunden werden kann. Dabei ist die Größe D1 der Vertiefung ein Wert, der als Kennziffer zum Ausdrücken des Ausmaßes der Abdeckung durch den Lichtbogen AR verwendet wird, und da die Notwendigkeit besteht, diesen Wert D1 und die Größe des Lichtbogens gegenüberzustellen, wird für die Größe D1 der Vertiefung der Durchmesser der Vertiefung, das heißt, der Durchmesser des ringförmigen Randbereichs, verwendet.
Als nächstes wird beschrieben, wie die Bestimmung der Größe des Lichtbogens vorgenommen wird. Der Lichtbogen zeigt den Bereich, in dem die eingeschlossenen Stoffe zu einem Plasma umgewandelt wurden, und es ist schwierig, seine Größe zu messen und zu bestimmen. Da der Lichtbogen aber zum Beispiel selbstverständlich eng mit der Stromdichteverteilung zusammenhängt und die Stromdichteverteilung als eine Form der Verteilung des Lichtbogens betrachtet werden kann, ist es auch denkbar, die Stromdichteverteilung zu messen und die Größe des Bogens zu ermitteln. Es ist jedoch schwierig, diese Stromdichteverteilung direkt präzise zu messen, und da sich die Stromdichteverteilung fortlaufend verändert, ist es auch mit der Stromdichteverteilung schwierig, die Verteilung des Lichtbogens klar festzulegen und kann die Größe des Lichtbogens nicht bestimmt werden. Somit ist es äußerst schwierig oder sogar unmöglich, die „Größe des Lichtbogens” durch eine Messung der „Stromdichteverteilung” zu bestimmen. Doch da die Stromdichteverteilung des Lichtbogens eine enge Beziehung mit der Strahlungsdichteverteilung aufweist, wird es möglich, die „Stromdichteverteilung” des Lichtbogens und darüber hinaus die „Größe des Lichtbogens” durch Messen der „Strahlungsdichteverteilung” zu begreifen. Daher wird eine Messung der Strahlungsdichteverteilung vorgenommen.
Wenn es sich beim Leuchtstoff um Quecksilber handelt, kollidieren die Elektronen, die beim Anlegen einer höhen Spannung zwischen der Kathode 2 und der Anode 3 von der Kathode 2 abgegeben werden, mit den im Leuchtraum S eingeschlossenen Quecksilberatomen, gelangen die Quecksilberatome in einen Anregungszustand und wird bei einem Übergang vom Anregungszustand zu einem niedrigeren Energiezustand verschiedenes Strahlungslicht ausgestrahlt. Dieses Strahlungslicht wird durch ein Bandpassfilter, das nur eine bestimmte Wellenlänge, zum Beispiel eine Wellenlänge von 365 nm, passieren lässt, hindurchgeführt und die Dichteverteilung der Strahlung ermittelt. Die Dichteverteilung der UV-Strahlung mit dieser Wellenlänge von 365 nm ist die Dichteverteilung in der radialen Richtung an einem beliebigen Punkt auf der Elektrodenmittelachse L. Sie ist in 4 gezeigt. Wenn die Strahlungsdichte als J(r) und die Entfernung in der radialen Richtung von der Elektrodenmittelachse als r angesetzt wird, kann das Profil dieser Dichte durch die nachstehende Formel (7) angenähert und ausgedrückt werden. J(r) = Joexp[ – (r/ro)²] Formel (7)
Hier ist Jo die Strahlungsdichte in der Mitte des Lichtbogens und ro die Entfernung (mm) vom Zentrum bei einer Dämpfung der Strahlungsdichte Jo im Zentrum von 1/e (≒0,37). Die Formel (7) der Strahlungsdichteverteilung zeigt, dass der Großteil des im Lichtbogen fließenden Stroms innerhalb einer Entfernung ro vom Zentrum der Elektrode konzentriert ist.
Wenn ein durch Verdoppeln von ro erhaltener Wert 2ro als „angenommener Durchmesser” angenommen wird, kann dieser Wert 2ro als „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 verwendet werden. Es muss jedoch beachtet werden, dass sich die tatsächliche Größe des Lichtbogens über den Wert der „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0, bei dem es sich um den angenommenen Durchmesser handelt, hinaus ausdehnt.
Wie oben besprochen kann die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” aus der Strahlungsdichteverteilung ermittelt werden, doch bringt dieses Verfahren die Beschwerlichkeit mit sich, dass die Messung der Strahlungsdichteverteilung jedes Mal vorgenommen werden muss, wenn die Erfordernis besteht, die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” zu ermitteln. Doch da die Verfasser durch eifrige Untersuchungen herausgefunden haben, dass die Strahlungsdichteverteilung in einer starken Wechselbeziehung mit der Lampeneingangsleistung steht, kann die Beschwerlichkeit, die Strahlungsdichteverteilung bei jeder Erfordernis zu messen, beseitigt werden, wenn die Beziehung zwischen der Lampenleistung und der Strahlungsdichteverteilung im Voraus ermittelt wird, und es wird möglich, die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” aus der Lampenleistung zu ermitteln.
Für die Untersuchungen zur Ermittlung der Beziehung zwischen der Lampenleistung und der „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 wurde der folgende Versuch vorgenommen.
Der Lichtbogen wird durch die physische Form des Elektrodenspitzenendes beeinflusst, und seine Form verändert sich. Wenn diese Kennziffer unter Verwendung von Elektroden, bei denen in der Anodenspitzenendfläche eine Vertiefung ausgebildet ist, erzeugt werden soll, wird der Lichtbogen bei Lampen mit unterschiedlicher Größe der Vertiefung durch die Vertiefung unterschiedlich beeinflusst. Somit unterscheidet sich die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 mit jeder Lampe, und sie kann nicht als Standard-Kennziffer verwendet werden. Da die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 ein Wert ist, der eine Kennziffer ist und als Standard verwendet werden soll, muss sie ein Wert sein, der nicht schwankt und sich nicht verändert. Damit der Lichtbogen nicht durch die Form des Anodenspitzenendes beeinflusst wird, wurden Entladungslampen verwendet, die ganz normale Anoden benutzten, welche keine Vertiefung aufwiesen, sondern flach waren, und die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 wurde ermittelt und diese als Standard-Kennziffer eingesetzt.
Die Versuchsentladungslampen A1 bis A5, die beim Versuch zur Ermittlung der „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 verwendet wurden, benutzten ganz normale Anoden, die in der Spitzenendfläche keine Vertiefung aufwiesen, sondern flach waren. Unter Veränderung der eingeschlossenen Quecksilbermenge und des Elektrodenabstands wurden fünf Arten von Versuchsentladungslampen A1 bis A5 angefertigt. Diese Versuchsentladungslampen A1 bis A5 wurden mit der in Tabelle 1 angeführten Lampenleistung P betrieben, Messungen der Strahlungsdichteverteilung des Lichtbogens in der Nähe der Anode vorgenommen, für diese Strahlungsdichteverteilungen Anpassungen gemäß der Formel (7) vorgenommen und die Werte der „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 ermittelt.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Versuchsentladungslampe	Quecksilbermenge (mg/ccm)	Elektrodenabstand (mm)	Lampenleistung P (kW)	Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt D0
A1	5	5	2	3
A2	30	5	4,3	5,2
A3	36	16	16	11
A4	30	22	25	13,5
A5	25	32	35	16

Dann wurde die Beziehung zwischen der jeweiligen „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 von Tabelle 1 und der Lampenleistung P (kW) in 5 durch Kreise ausgedrückt. Es wurde eine Formel für die Annäherungskurve, die die in 5 gezeigten Kreise verbindet, ermittelt und die nachstehende Formel (8) erhalten. D0 = 1,4 + 2,5(P – 1,6)^0,5 Formel (8)
Aus dieser Formel (8) kann die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 für eine Lampe mit bekannter Lampenleistung P (kW) ohne Messung der Strahlungsdichte ermittelt werden.
Wenn die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 aus der Lampenleistung P (kW) bestimmt wird, kann wie in Absatz 0035 beschrieben mit dem Verhältniswert D1/D0 als Variable der ideale Bereich für die addierte Strahlungsmenge herausgefunden werden. Es wurde ein Versuch angestellt, um die addierte Strahlungsmenge mit dem Verhältniswert D1/D0 des Durchmessers D1 der Vertiefung und der „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 als Variable zu ermitteln.
Ausführungsform 1
Bei der Durchführung des Versuchs wurden Versuchsentladungslampen B1 bis B10 angefertigt und vorbereitet. Die Versuchsentladungslampen B1 bis B10 wiesen den nachstehend angeführten gemeinsamen Lampenbasisaufbau auf.
<Basisaufbau der Lampen B1 bis B10>

Tiefe der Vertiefung der Anode 3: 0,4 mm
Quecksilbermenge: 25 mg/ccm
Xenongas: 2 × 10⁵ Pa bei Raumtemperatur
Elektrodenabstand L: 5,5 mm
Lampenleistung P: 7,5 kW (konstante Leistung)

Die Anoden der einzelnen Lampen wiesen in ihrer Spitzenendfläche die Vertiefung aus der Anodeninnenwandfläche, der flach ausgeführten Anodeninnenbodenfläche und dem ringförmigen Randbereich auf, wobei die Größe der Vertiefung wie in Tabelle 2 gezeigt so gestaltet war, dass der Verhältniswert D1/D0 des Durchmessers D1 (mm) der Vertiefung 30 in Bezug auf die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 jeweils unterschiedlich war. Als Vergleichsbeispiel wurde auch eine Vergleichsentladungslampe X, die mit einer Anode mit einem Verhältniswert D1/D0 von Null, das heißt, ohne Vertiefung, versehen war, angefertigt und vorbereitet. Die Vergleichsentladungslampe X wies mit Ausnahme des Nichtvorhandenseins der Vertiefung in der Anodenspitzenendfläche den gleichen Basisaufbau wie die Versuchsentladungslampen B auf.
Da die Lampenleistung der Versuchsentladungslampen B1 bis B10 und der Vergleichsentladungslampe X 7,5 kW betrug, konnte die „Kennziffer, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt” D0 durch Einsetzen von P = 7,5 in die Formel (8) von Absatz 0043 ermittelt werden und wurde D0 = 7,5 ermittelt.
Für die Versuchsentladungslampen B1 bis B10 und die Vergleichsentladungslampe X wurde die Beleuchtungsstärke mit UV-Licht mit einer Wellenlänge von 365 nm am Beginn des Leuchtbetriebs und nach einem 800 Stunden langen Leuchtbetrieb mit konstanter Leistung gemessen. Dies wurde als Versuch a angesetzt. Die „Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke” in Tabelle 2 ist das in Prozent ausgedrückte Verhältnis der Beleuchtungsstärke am Beginn des Leuchtbetriebs zur Beleuchtungsstärke nach einem 800 Stunden langen Leuchtbetrieb für jede Lampe.
Außerdem wurden die Versuchsentladungslampen B1 bis B10 und die Vergleichsentladungslampe X betrieben, und für jede Entladungslampe wurde die Strahlungsdichte des UV-Lichts mit einer Wellenlänge von 365 nm am Beginn des Leuchtbetriebs gemessen und nach der Formel (1) von Absatz 0020 durch Integrieren der Strahlungsdichte der Strahlungsfluss L₁ am Beginn des Leuchtbetriebs erhalten. Dies wurde als Versuch b angesetzt. Schließlich wurde aus den Ergebnissen von Versuch b das Verhältnis des Strahlungsflusses am Beginn des Leuchtbetriebs der Versuchsentladungslampen B in Bezug auf den Strahlungsfluss am Beginn des Leuchtbetriebs der Vergleichsentladungslampe X ermittelt und dieser relative Wert in Tabelle 2 als „relativer Strahlungsfluss” eingetragen.
Die „addierte Strahlungsmenge” wurde unter Verwendung der „Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke (%)” und des „relativen Strahlungsflusses” von Tabelle 2 aus der Formel (6) von Absatz 0025 ermittelt. Sie ist als „relative addierte Strahlungsmenge” gezeigt, wobei es sich um einen relativen Wert mit dem größten Wert der addierten Strahlungsmenge als „1” handelt. Wie aus der Formel (6) erkennbar, ist für die Berechnung der addierten Strahlungsmenge der „vom Lichtbogen am Beginn des Leuchtens ausgestrahlte Strahlungsfluss” erforderlich.
Zur Sicherheit wird die Beziehung zwischen dem Strahlungsfluss und dem „vom Lichtbogen am Beginn des Leuchtens ausgestrahlten Strahlungsfluss” erklärt.

In der Formel (3) von Absatz 0022 ist T(t) infolge des Umstands, dass die Zeit t im Zustand des Beginns des Leuchtbetriebs 0 ist, mit T(0) ungefähr 1 und wird L₁(0) = Lo. Dies zeigt, dass der Strahlungsfluss zu Beginn des Leuchtbetriebs jeder Lampe, der im Versuch b ermittelt werden konnte, zwar der „vom Lichtbogen am Beginn des Leuchtens ausgestrahlte Strahlungsfluss” L₁(0) ist, aber dieser Strahlungsfluss tatsächlich dem „vom Lichtbogen am Beginn des Leuchtens ausgestrahlten Strahlungsfluss” L₀ gleich ist. Folglich versteht man, dass der im Versuch b ermittelte Wert des Strahlungsflusses am Beginn des Leuchtbetriebs L₁ jeder Lampe für den „vom Lichtbogen am Beginn des Leuchtbetriebs ausgestrahlten Strahlungsfluss” Lo der Formel (6) eingesetzt werden kann. Tabelle 2

Vergleichs- bzw. Versuchsentladungslampe	Durchmesser D1 der Vertiefung (mm)	Verhältniswert D1/D0	Rate der Aufrechterhaltung der Bestrahlungsstärke (%)	relativer Strahlungsfluss	relative addierte Strahlungsmenge
X	0	0	84	1	0,959
B1	1,1	0,15	84	0,999	0,958
B2	1,9	0,25	84,9	0,997	0,961
B3	2,9	0,39	89,6	0,993	0,983
B4	3,9	0,52	92,3	0,989	0,993
B5	4,9	0,65	94,5	0,984	1
B6	5,9	0,79	95	0,978	0,997
B7	8,3	1,1	93,7	0,968	0,979
B8	9	1,2	93	0,958	0,966
B9	9,8	1,3	91,5	0,943	0,943
B10	13,5	1,8	84,4	0,943	0,906

Als nächstes wird in 6 die Beziehung zwischen dem Verhältniswert D1/D0 und der relativen addierten Strahlungsmenge gezeigt. Die Längsachse zeigt die relative addierte Strahlungsmenge, während die Querachse den Verhältniswert D1/D0 angibt. In dem Bereich, in dem der Verhältniswert D1/D0 klein ist, verändert sich die relative addierte Strahlungsmenge kaum, doch nimmt sie ab einem Wert in der Nähe von 0,2 zu, erreicht nahe 0,65 ihr Maximum und nimmt danach ab. Bei einem Verhältniswert D1/D0 um 1,2 erreicht sie den gleichen Wert wie bei einem Verhältniswert D1/D0 von 0, wonach sie abnimmt.
Wenn im Anodenspitzenende keine Vertiefung ausgebildet ist, das heißt, wenn der Verhältniswert D1/D0 0 beträgt, ist der Wert der relativen addierten Strahlungsmenge 0,959. Entladungslampen mit einer höheren relativen addierten Strahlungsmenge als jener der Lampe mit einer Anode ohne Vertiefung lassen sich in dem Bereich ansiedeln, der diesen Wert von 0,959 übersteigt. Folglich ist erkennbar, dass der Bereich, der für die relative addierte Strahlungsmenge Wirksamkeit aufweist, bei einem Verhältniswert D1/D0 von 0,25 bis 1,2 liegt. Ein Verhältniswert D1/D0 von 0,39 bis 1,1 ist noch günstiger, da die addierte Strahlungsmenge einen noch höheren Wert zeigt und eine noch bedeutendere Wirkung erhalten wird.
Vorzugsweise beträgt die Tiefe H der Vertiefung 30 0,1 mm bis 0,5 mm. Der Grund dafür ist wie folgt. Wenn die Tiefe H der Vertiefung 30 0,5 mm übersteigt, wird der Elektrodenabstand groß, weshalb die Lampenspannung ansteigt. Da die Kurzbogen-Entladungslampe 10 eine Stromquelle mit konstanter Leistung als Stromquelle für den Leuchtbetrieb verwendet, wird der zwischen die Kathode und die Anode gelieferte Lampenstrom bei einem solchen Ansteigen der Lampenspannung so gesteuert, dass er abnimmt, und es kommt zu einer Abnahme der Strahlungsdichte. Diese Abnahme der Strahlungsdichte wird mit zunehmender Tiefe H der Vertiefung 30 umso beträchtlicher. Wenn die Tiefe H der Vertiefung 30 andererseits geringer als 0,1 mm ist, verschwindet die Vertiefung 30 praktisch, geht die Wirkung der Konzentration der elektrischen Feldstärke durch den ringförmigen Randbereich verloren und kann keine hohe Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke erhalten werden. Um die Abnahme der Strahlungsdichte der Entladungslampe möglichst gering zu gestalten und eine hohe Rate der Aufrechterhaltung der Beleuchtungsstärke zu erhalten, wird die Tiefe H der Vertiefung 30 daher vorzugsweise auf 0,1 mm bis 0,5 mm eingerichtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 09-115479 A [0005]
JP 10-283988 A [0006]
JP 2003-234083 A [0006]
JP 2003-257365 A [0006]
JP 2009-154651 [0007, 0020, 0020]

Claims

Kurzbogen-Entladungslampe, bei der in einer Leuchtröhre eine Anode und eine Kathode einander gegenüberliegend angeordnet sind und durch Anlegen einer Spannung zwischen der Anode und der Kathode ein Lichtbogen gebildet werden kann, bei der Anode in der Anodenspitzenendfläche auf der Anodenmittelachse eine Vertiefung gebildet ist, diese Vertiefung aus einer Anodeninnenwandfläche, die von der Anodenspitzenendfläche eingesunken und in der Umfangsrichtung gebildet ist, einer Anodeninnenbodenfläche, die an die Anodeninnenwandfläche angeschlossen gebildet ist und sich in Bezug auf die Anodenmittelachse in der radialen Richtung erstreckt und flach ausgeführt ist, und einem ringförmigen Randbereich, der an der Grenze zwischen der Anodenspitzenendfläche und der Anodeninnenwandfläche von der Anodenmittelachse in der radialen Richtung entfernt in der Umfangsrichtung ausgebildet ist, besteht, wobei die aus diesen drei Elementen bestehende Vertiefung von der Anodenspitzenendfläche zum Inneren der Anode hin eingesunken ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältniswert D1/D0 mit D0 als Kennziffer für die Größe des Lichtbogens und D1 (mm) als Durchmesser der Vertiefung von 0,25 ≤ D1/D0 ≤ 1,2 erfüllt ist, wobei die Kennziffer D0, die die Größe des Lichtbogens ausdrückt, durch die folgende Formel bestimmt ist: D0 = 1,4 + 2,5(P – 1,6)^0,5, wobei P die Leistung der Lampe (kW) ist.
Kurzbogen-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 0,39 ≤ D1/D0 ≤ 1,1 ist.
Kurzbogen-Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Vertiefung 0,1 mm bis 0,5 mm beträgt.