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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 09. Januar 2012 beim Koreanischen Amt für Geistiges Eigentum eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2012-0002467 , deren Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit durch in Bezugnahme mit aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Ventilstößel und Düsen von Phosphorspendern zum schichtförmigen Aufbringen einer Phosphorflüssigkeit auf ein Gehäuse einer lichtemittierenden Vorrichtung.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Chips einer lichtemittierenden Vorrichtung, z. B. von Lichtdioden (LEDs), sind Halbleitervorrichtungen, die verschiedene Lichtfarben realisieren durch Konfigurieren einer Lichtquelle mit einem pn-Übergang von Verbindungshalbleitern. LEDs besitzen eine lange Lebensdauer, können miniaturisiert und leicht hergestellt werden, und können aufgrund einer hohen Direktionalität mit geringer Spannung betrieben werden. Außerdem sind LEDs widerstandsfähig gegen Stoß und Vibrationen, benötigen keine Vorheizzeit oder kompliziertes Treiben und können auf verschiedene Arten gehäust werden. Dementsprechend können LEDs für verschiedene Zwecke verwendet werden.
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Um eine lichtemittierende Vorrichtung zu realisieren, die weißes Licht emittiert, wird im Allgemeinen eine Phosphorschicht, in der ein gelber Phosphor oder eine Mischung aus einem grünen Phosphor und einem roten Phosphor ausgebildet ist, auf einer blauen Leuchtdiode gebildet. Die Phosphorschicht wird auf einem Chip für eine lichtemittierende Vorrichtung gebildet durch schichtförmiges Aufbringen einer Phosphorflüssigkeit, in der ein Phosphor mit einem Epoxidharz oder einem Silikonharz gemischt ist, unter Verwendung eines Phosphorspenders. Durch ein Trocknungsverfahren der Phosphorschicht wird ein Gehäuse für eine lichtemittierende Vorrichtung hergestellt.
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Ein Phosphorspender enthält eine Düse, durch die eine Phosphorflüssigkeit ausgestoßen wird, und einen Stößel, der die Phosphorflüssigkeit in Richtung zu der Düse stößt, während der Stößel in Richtung zu der Nozzle bewegt wird.
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Ein herkömmlicher Stößel und eine herkömmliche Düse sind ausgebildet aus Materialien mit einer hohen Abriebfestigkeit, z. B. Wolframcarbid oder abriebfesten Keramiken, z. B. Siliciumnitrid, Siliciumcarbid oder Zirkoniumdioxid.
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Jedoch werden der Stößel und die Düse abgenutzt durch den Phosphor aufgrund der wiederholten und schnellen Hin- und Herbewegung des Stößels, und dementsprechend ist es schwierig, eine gleichmäßige Menge an Phosphorflüssigkeit auszustoßen und die Lebenserwartung von dem Stößel und der Nozzle ist verkürzt.
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Ferner ist aus der
KR 101100549 B1 ist eine Düsennanordnung bekannt, die zur Erhöhung des Sprühdrucks einen Ventilstößel mit einer konkaven Aussparung am seinem dem Austritt zugewandten Ende aufweist.
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Die
US 2003/0189114 A1 zeigt verschiedene Düsen, Verfahren zur Herstellung derselben und Materialien zur Herstellung derselben.
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Aus der
US 4 732 364 A ist eine Umhüllung von Materialien mit beispielsweise Diamant bekannt.
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KURZFASSUNG
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Bereitgestellt werden Phosphorspender, die Abnutzungseigenschaften eines Stößels und einer Düse, die durch einen Phosphor oder eine Phosphorflüssigkeit bei einem Ausstoßprozess abgenutzt werden, verbessern können.
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Zusätzliche Aspekte werden zum Teil in der folgenden Beschreibung ausgeführt und werden zum Teil anhand der Beschreibung verständlich oder können durch Anwenden der vorliegenden Ausführungsformen erfahren werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Phosphorspender vorgesehen, der eine Phosphorflüssigkeit ausstößt, wobei der Phosphorspender aufweist: eine Düse mit einem Raum, der durch einen Düsenhalter und eine Düsenhalterbefestigungseinheit, die an eine innere umfangseitige Oberfläche des Düsenhalters gekoppelt ist, begrenzt ist, zum Aufnehmen der Phosphorflüssigkeit, wobei eine Öffnung in dem Düsenhalter zum Ausstoßen der Phosphorflüssigkeit, die durch einen Phosphorflüssigkeitseinlass, der an einer lateralen Seite der Düsenhalterbefestigungseinheit ausgebildet ist, zugeführt wird, mit dem Raum verbunden ist; und einen Stößel, der hin und her bewegbar ist relativ zu der Düse zum Ausstoßen der Phosphorflüssigkeit in dem Raum durch die Düse, wobei der Stößel eine zylindrische Einheit mit einer zylindrischen Form und eine konvexe Einheit mit einer Halbkugelform aufweist, die von der zylindrischen Einheit konvex in Richtung zu der Düse ist, und wobei die konvexe Einheit polykristallinen Diamant (PCD) enthält, aufweisend eine Mehrzahl von Diamantpartikeln und ein Bindemittel, wobei die zylindrische Einheit keinen polykristallinen Diamant (PCD) aufweist, und wobei der Raum zu der Außenseite des Phosphorspenders durch eine Öffnung exponiert ist, welche die zylindrische Einheit durchdringt, an einer Oberseite der Düsenhalterbefestigungseinheit, die der Düse zugewandt ist.
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Die Mehrzahl von Diamantpartikeln kann einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa in dem Bereich von ungefähr 1 µm bis 1,7 µm besitzen.
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Eine Menge des Bindemittels kann näherungsweise in einem Bereich von etwa 8 Gew.-% bis etwa 16 Gew.-% des Gesamtgewichts einschließlich der Mehrzahl von Diamantpartikeln liegen.
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Der Phosphorspender kann weiter eine Verbindungsschicht zwischen der konvexen Einheit und der zylindrischen Einheit zum Verbinden der konvexen Einheit und der zylindrischen Einheit enthalten.
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Die zylindrische Einheit kann Wolframcarbid oder eine abriebfeste Keramik enthalten.
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Zumindest eine konkave Einheit der Düse, die der konvexen Einheit entspricht und den Raum berührt kann PCD enthalten.
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Die konvexe Einheit und die zylindrische Einheit können einstückig ausgebildet sein, und nur eine Oberfläche der konvexen Einheit kann mit PCD beschichtet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Phosphorspender vorgesehen, der eine Phosphorflüssigkeit ausstößt. Der Phosphorspender enthält eine Düse mit einem Raum, der durch einen Düsenhalter und eine Düsenhalterbefestigungseinheit, die an eine innere umfangseitige Oberfläche des Düsenhalters (120) gekoppelt ist, begrenzt ist, zum Aufnehmen der Phosphorflüssigkeit, wobei eine Öffnung in dem Düsenhalter zum Ausstoßen der Phosphorflüssigkeit, die durch einen Phosphorflüssigkeitseinlass, der an einer lateralen Seite der Düsenhalterbefestigungseinheit ausgebildet ist, zugeführt wird, mit dem Raum verbunden ist; und einen Stößel, der hin und her bewegbar ist relativ zu der Düse zum Ausstoßen der Phosphorflüssigkeit in dem Raum durch die Düse, wobei der Stößel eine zylindrische Einheit mit einer zylindrischen Form und eine Rille in einer Längsrichtung davon enthält, und eine konvexe Einheit mit einer Halbkugelform und mit einer Verlängerungseinheit, die sich derart erstreckt, dass sie der Rille in der zylindrischen Einheit entspricht und der Halbkugelform gegenüber liegt, und die konvexe Einheit polykristallinen Diamant (PCD) enthält, aufweisend eine Mehrzahl von Diamantpartikeln und ein Bindemittel, wobei die zylindrische Einheit Wolframcarbid oder eine abriebfeste Keramik aufweist und keinen polykristallinen Diamant (PCD) aufweist, und wobei der Raum zu der Außenseite des Phosphorspenders durch eine Öffnung exponiert ist, welche die zylindrische Einheit durchdringt, an einer Oberseite der Düsenhalterbefestigungseinheit, die der Düse zugewandt ist.
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Zumindest eine konkave Einheit der Düse, die der konvexen Einheit entspricht und den Raum berührt, kann PCD enthalten.
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Der Phosphorspender kann weiterhin eine Bindeschicht zwischen der konvexen Einheit und der zylindrischen Einheit zum Verbinden der konvexen Einheit und der zylindrischen Einheit aufweisen.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung können die Lebensdauer des Stößels und der Düse des Phosphorspenders verlängert werden.
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Außerdem ist es möglich, eine genaue Menge an Phosphorflüssigkeit auszustoßen, und somit kann eine Farbverteilung eines Gehäuses einer lichtemittierenden Vorrichtung verbessert werden. Insbesondere, da die Abriebfestigkeit des Stößels und der Nozzle verbessert werden können, können Phosphorpartikel mit einem relativ großen Durchmesser effektiv gemahlen werden, und somit kann die Farbverteilung des Gehäuses einer lichtemittierenden Vorrichtung weiterverbessert werden.
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Figurenliste
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Diese und/oder weitere Aspekte werden anschaulich und leichter verständlich anhand der folgenden Beschreibung von den Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
- 1 eine Querschnittsansicht ist, die einen Teil eines Phosphorspenders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Düse und eines Stößels aus 1 ist;
- 3 eine beispielhafte schematische Zeichnung ist, die die Bildung von polykristallinem Diamant (PCD) durch sintern von Diamantpartikeln mit einem Bindemittel nach Verteilung des Bindemittels unter den Diamantpartikeln zeigt;
- 4 eine Querschnittsansicht ist, die Bereiche zeigt, in denen Abnutzung hauptsächlich auftritt bei einer Struktur, die herkömmliche Materialien verwendet;
- 5 ein Graph ist, der Ergebnisse von Haltbarkeitstests zeigt, wenn bei einem herkömmlicher Verfahren eine Düse aus Wolfarmcarbid und eine konvexe Einheit des Stößels aus Zirkoniumdioxid bzw. Wolframcarbid ausgebildet ist, und wenn der Stößel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aus PCD gebildet wird;
- 6 ist eine Querschnittsansicht einer Düse gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 7 ist eine Querschnittsansicht einer Düse gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 8 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines Stößels eines Phosphorspenders gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug wird nun genommen werden im Detail auf Ausführungsformen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen beziehen sich durchgehend gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente, und Dicken oder Größen von jedem Bestandteil sind übertrieben zum Zwecke der Klarheit. Es wird selbstverständlich sein, dass wenn ein Element oder eine Schicht als „auf‟ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, dass Element oder die Schicht direkt auf dem anderen Element oder der anderen Schicht sein kann oder dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein können.
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Teil eines Phosphorspenders 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Bezugnehmend auf 1 ist eine Düse 110 mit einer Öffnung 112 in einem zentralen Bereich davon zum Ausstoßen einer Phosphorflüssigkeit auf einem Düsenhalter 120 montiert und befestigt. Eine Düsenhalterbefestigungseinheit 130 ist an eine innere umfangseitige Oberfläche des Düsenhalters 120 gekoppelt. Der Düsenhalter 120 ist durch die Düsenhalterbefestigungseinheit 130 befestigt. Der Düsenhalter 120 und die Düsenhalterbefestigungseinheit 130 besitzen jeweils Schraubstrukturen auf Oberflächen, wo sich der Düsenhalter 120 und die Düsenhalterbefestigungseinheit 130 gegenseitig berühren, und somit können der Düsenhalter 120 und die Düsenhalterbefestigungseinheit 130 durch die Schraubstruktur verbunden werden. Ein Phosphorflüssigkeitseinlass 132 kann an einer Seite der Düsenhalterbefestigungseinheit 130 ausgebildet sein.
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Ein Stößel 140 enthält eine konvexe Einheit 142, die einer konkaven Einheit 114 (siehe 2) der Düse 110 entspricht, und eine zylindrische Einheit 144, die eine Zylinderform besitzt und mit der konvexen Einheit 142 verbunden ist. Eine Erstkraft zum Bewegen des Stößels in eine durch einen Pfeil B angezeigten Richtung (in 1 gesehen in einer Aufwärtsrichtung) und eine zweite Kraft zum Bewegen des Stößels 140 in einer Richtung, die durch einen Pfeil C angezeigt wird (in 1 gesehen in einer Abwärtsrichtung), werden auf den Stößel 140 ausgeübt. In 1 ist eine Druckfeder 160 dargestellt als die erste Kraft, die auf den Stößel 140 ausgeübt wird.
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Bezugnehmend auf 1 kann ein erstes Befestigungselement 162 fest angeordnet sein an der Düsenhalterbefestigungseinheit 130. Ein an den Stößel 140 befestigtes zweites Befestigungselement 145 ist an einer Oberseite des Stößels 140 ausgebildet. Die Druckfeder 160 ist um einen äußeren Umfang des Stößels 140 zwischen dem ersten Befestigungselement 162 und dem zweiten Befestigungselement 145 gewunden, und somit wird der Stößel 140 elastisch vorgespannt in der durch den Pfeil B angezeigten Richtung. Ein Piezoaktor 170 ist an dem zweiten Befestigungselement 145 angeordnet.
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Wenn keine Spannung an den Piezoaktor 170 angelegt wird, empfängt der Stößel 140 eine Kraft in der durch den Pfeil B angezeigten Richtung von der Druckfeder 160. Dementsprechend wird die konvexe Einheit 142 von der Düse 110 getrennt. In diesem Moment wird die Öffnung 112 der Düse 110 mit einer aus einem ersten Bereich A1 gelieferten Phosphorflüssigkeit gefüllt.
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Wenn als nächstes eine Spannung an den Piezoaktor 170 angelegt wird, bewegt sich der Stößel 140 in einer durch den Pfeil C angezeigten Richtung durch eine Kraft des Piezoaktors 170, und somit drückt die konvexe Einheit 142 die Phosphorflüssigkeit in der Düse 110. Dementsprechend wird die Phosphorflüssigkeit durch die Öffnung 112 ausgestoßen.
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In 1 ist eine Kraft zum Bewegen des Stößels 140 in einer Hin- und Her-Bewegung als ein Beispiel gezeigt. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Druckfeder 160 derart angeordnet und konfiguriert sein, dass sie nach unten vorspannt und der Stößel 140 durch Verwenden des Piezoaktors 170 nach oben bewegt wird, wobei eine Beschreibung davon ausgelassen wird.
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2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Düse 110 und des Stößels 140 aus 1. 2 zeigt einen Zustand vor dem Ausstoßen einer Phosphorflüssigkeit.
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Bezugnehmend auf 2 nimmt eine konkave Einheit 114 der Düse 110 eine Phosphorflüssigkeit auf und stellt einen Raum bereit, der mit der Öffnung 112 der Düse 110 verbunden ist.
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Ein Teil des Stößels, wo Abnutzung auftritt aufgrund eines Phosphors in der Phosphorflüssigkeit, wenn sich der Stößel 140 hin und her bewegt, ist eine Oberfläche der konvexen Einheit 142. Außerdem ist ein Teil der Nozzle 110, wo Abnutzung aufgrund der Reibung mit der Phosphorflüssigkeit hauptsächlich auftritt, die konkave Einheit 114. Der Grad der Abnutzung der konvexen Einheit 142 kann anhand der Verringerung einer Länge oder eines Radius der konvexen Einheit 142, insbesondere eines Radius „r“ eines Teils der konvexen Einheit 142, der die Oberfläche der konkaven Einheit 114 senkrecht berührt, gesehen werden.
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Der Stößel 140 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform enthält die zylindrische Einheit 144 mit einer zylindrischen Form und die konvexe Einheit 142, die konvex vorsteht in Richtung der Düse 110 von der zylindrischen Einheit 144. Die konvexe Einheit 142 kann eine Halbkugelform besitzen.
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Die zylindrische Einheit 144 kann aus Wolframcarbid ausgebildet sein.
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Die konvexe Einheit 142 kann ausgebildet sein aus polykristallinem Diamant (PCD). Der PCD wird hergestellt durch Sintern einer Form nach den Bildern der Form durch Verbinden von Diamantpartikeln mit einem Bindemittel. Die Diamantpartikel können einen durchschnittlichen Durchmesser von näherungsweise in einen Bereich von etwas 1 µm bis etwa 1,7 µm besitzen, und können eine Größe in einem Bereich von etwa 0,7 µm bis etwa 2 µm haben.
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Um die Diamantpartikel zu formen wird ein Bindemittel verwendet. Das Bindemittel bindet die Diamantpartikel zusammen, indem es dazwischen eingefügt wird. Das Bindemittel kann eines sein, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kobalt, Chrom, Nickel, Mangan, Tantal, Eisen und Titancarbid oder einer Mischung von diesen Materialien.
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3 ist eine beispielhafte schematische Zeichnung, die die Bildung von PCD durch Sintern von Diamantpartikeln mit einem Bindemittel nach Verteilen des Bindemittels unter den Diamantpartikeln zeigt. Bezugnehmend auf 3 sind die Diamantpartikel durch das Bindemittel verbunden, und außerdem kann die Bindung auch direkt zwischen den Diamantpartikeln auftreten.
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Wenn die Diamantpartikel einen durchschnittlichen Durchmesser von größer als 2 µm besitzen, dann kann das Bindemittel mit einer relativ geringen Härte abgenutzt werden durch Phosphorpartikel mit einem Durchmesser von näherungsweise in einem Bereich von etwa 2 µm bis etwa 16 µm. Wenn diese Abnutzung aufgrund der Diamantpartikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von größer als 2 µm auftritt kann die Bindung zwischen den Diamantpartikeln aufgebrochen werden, und somit kann ein Teil der konvexen Einheit 142 des Stößels 140 beschädigt werden.
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Die Menge des Bindemittels kann variieren gemäß dem Durchmesser der Diamantpartikel. Die Menge an Bindemittel kann näherungsweise in einen Bereich von etwa 8 Gew.-% bis etwa 16 Gew.-% des Gesamtgewichts einschließlich der Diamantpartikel liegen.
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Um die aus PCD ausgebildete konvexe Einheit 142 mit der zylindrischen Einheit 144 zu verbinden, wird ein Bindemittel 146 zwischen der konvexen Einheit 142 und der zylindrischen Einheit 144 angewendet. Das Bindemittel 146 kann als eine Verbindungsschicht bezeichnet werden. Danach werden die konvexe Einheit 142 und die zylindrische Einheit 144 verbunden durch Schmelzen des Bindemittels 146 bei einer Temperatur von 1400°C durch elektrisches Schweißen unter einem hohen Druck von z. B. 80 000 bar. Das Bindemittel 146 kann Kobalt oder eines der oben beschriebenen Bindematerialien sein.
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Die Abriebfestigkeit des Stößels 140 ist verbessert, da die konvexe Einheit 142 des Stößels 140 PCD enthält. Wenn jedoch die Düse 110 aus einem konventionellen harten Metall oder einer abriebfesten Keramik gemacht ist, kann die Abriebfestigkeit der Düse 110 nicht relativ verbessert sein. Dementsprechend wird das Ausstoßen einer gleichmäßigen Menge an Phosphorflüssigkeit schwierig und die Lebensdauer der Düse 110 kann verringert sein. Um diese Probleme zu verhindern kann die Düse 110 wie die konvexe Einheit 142 des Stößels 140 auch aus PCD ausgebildet sein. Wenn dabei die Düse 110 PCD enthält sind die Partikelgröße der Diamanten so wie die Menge und Art des Bindemittels im Wesentlichen gleich denjenigen der konvexen Einheit 142, und somit werden detaillierte Beschreibungen davon ausgelassen.
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Die konvexe Einheit 142 und die Düse 110 können aus einem einzelnen Diamanten ausgebildet sein.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die Bereiche zeigt, in denen Abnutzung hauptsächlich auftritt bei einer Struktur unter Verwendung von herkömmlichen Materialien.
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Bezugnehmend auf 4, wenn der Stößel 140 aus Wolframcarbid oder einer abriebfesten Keramik wie z. B. Zirkoniumdioxid ausgebildet ist und die Düse 110 aus Wolframcarbid ausgebildet ist, sind Bereiche, in denen Abnutzung hauptsächlich auftritt, Bereiche, in denen die konkave Einheit 114 der Düse 110 und die konvexe Einheit 142 aufeinander treffen. In 4 sind diese Bereiche schwarz eingefärbt. Ein Abstand „d“ zeigt eine Länge eines verbleibenden Teils des Bereichs der konvexen Einheit 142 an, in dem starke Abnutzung auftritt.
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5 ist ein Kurvendiagramm, das die Ergebnisse von Haltbarkeitstests zeigt, wenn bei einem herkömmlichen Verfahren die Düse 110 aus Wolframcarbid ausgebildet ist und die konvexe Einheit 142 aus Zirkoniumdioxid und Wolframcarbid ausgebildet ist; und wenn der Stößel 140 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aus PCD ausgebildet ist.
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In 5 gibt eine horizontale Achse reziproke Schüsse des Stößels 140 wieder und gibt eine vertikale Achse Abstände („d“ in 4) an einem Punkt der konvexen Einheit 142 wieder, der die konkave Einheit 114 der Düse 110 berührt (siehe 4) und an dem schwere Abnutzung auftritt.
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Bezug nehmend auf 5 muss der Stößel 140 aufgrund einer verringerten Ausstoßkraft ersetzt werden, wenn der Abstand „d“ gleich 0,62 mm oder weniger ist. In dem Fall eines herkömmlichen aus Zirkoniumdioxid ausgebildeten Stößels tritt eine schwere Abnutzung vor einer Million Schüssen auf, und in dem Fall eines herkömmlichen aus Wolframcarbid ausgebildeten Stößels erreicht der Stößel das Ende seiner Lebensdauer vor 4,3 Millionen Schüssen aufgrund schwerer Abnutzung. In dem Fall des aus PCD ausgebildeten Stößels 140 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung tritt selbst bei zehn Millionen Schüssen nahezu keine Abnutzung auf.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die konvexe Einheit 142 und die Düse 110 aus PCD ausgebildet. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die konvexe Einheit 142 so ausgebildet sein, dass ein Basismaterial der konvexen Einheit 142 ein hartes Material, wie z. B. Wolframcarbid, oder ein abriebfestes Material, wie z. B. Zirkoniumdioxid, Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid, enthält; und eine PCD-Beschichtung kann auf einer Oberfläche der konvexen Einheit 142 ausgebildet sein. Die PCD-Beschichtung kann eine Mischung aus einem Bindemittel und Diamantpartikeln sein.
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Wenn eine PCD-Beschichtung auf der Oberfläche der konvexen Einheit 142 ausgebildet ist, können Hauptkörper der zylindrischen Einheit 144 und der konvexen Einheit 142 einstückig ausgebildet sein.
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Wie die konvexe Einheit kann die Düse 110 auch so ausgebildet sein, dass ein Basismaterial der Düse 110 ein hartes Material, wie z. B. Wolframcarbid, oder ein abriebfestes Material, wie z. B. Zirkoniumdioxid, Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid, ist; und eine PCD-Beschichtung kann auf einer Oberfläche der konkaven Einheit 114 der Düse 110 ausgebildet sein.
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6 ist eine Querschnittsansicht einer Düse 210 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Bezugnehmend auf 6 sieht eine konkave Einheit 214 der Düse 210 einen Raum vor, der eine Phosphorflüssigkeit aufnimmt und mit einer Öffnung 212 verbunden ist. Nur ein erster Abschnitt 221, der hauptsächlich abgenutzt wird durch die Phosphorflüssigkeit, kann aus PCD ausgebildet sein, und ein zweiter Abschnitt 222, der ein verbleibender Teil der Düse 210 ist, kann aus einem harten Material ausgebildet sein. Der erste Abschnitt 221 und der zweite Abschnitt 222 können durch ein Bindemittel 224 unter Verwendung eines elektrischen Schweißverfahren wie oben beschrieben verbunden sein, und somit werden detaillierte Beschreibungen davon ausgelassen.
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7 ist eine Querschnittsansicht einer Düse 310 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Bezugnehmend auf 7 enthält die Düse 310 einen ersten Teil 321, der eine konkave Einheit 314 umgibt, und einen zweiten Teil 322, der eine Öffnung 312 umgibt. Die konkave Einheit 314 der Düse 310 sieht einen Raum vor, der eine Phosphorflüssigkeit aufnimmt und mit der Öffnung 312 verbunden ist. Der erste Teil 321 ist befestigt auf dem zweiten Teil 322 durch Verwenden eines Bindemittels 324. Nur das erste Teil 321 mit der konkaven Einheit 314, das hauptsächlich durch eine Phosphorflüssigkeit abgenutzt wird, ist aus PCD ausgebildet, und der zweite Teil 322 kann aus einem harten Material ausgebildet sein.
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8 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines Stößels 440 eines Phosphorspenders gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Gleiche Bezugszeichen werden verwendet zum Anzeigen von Elementen, die im Wesentlichen identisch sind zu Elementen der vorhergehenden Ausführungsformen, und somit werden detaillierte Beschreibungen davon nicht wiederholt werden.
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Bezugnehmend auf 8 enthält der Stößel 440 eine konvexe Einheit 442, die derart ausgebildet ist, dass sie z. B. der konkaven Einheit 114 der Düse 110 (siehe 2) entspricht, und eine zylindrische Einheit 444, die eine zylindrische Form besitzt und mit der konvexen Einheit 442 verbunden ist. Eine Rille 444a ist auf einer Oberfläche der zylindrischen Einheit 444 ausgebildet, die der konvexen Einheit 442 in einer Längenrichtung des Stößels 440 gegenüber liegt. Eine Verlängerungseinheit 442a, die sich von der konvexen Einheit 442 erstreckt, ist derart ausgebildet, dass sie der Rille 444a in der zylindrischen Einheit 444 entspricht.
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Die zylindrische Einheit 444 kann aus Wolframcarbid ausgebildet sein, Die konvexe Einheit 442 kann aus PCD ausgebildet sein. PCD wird gebildet durch Sintern bei einer hohen Temperatur unter einem hohen Druck nach Bilden einer Form durch Mischen von einem Bindemittel und Diamantpartikeln. Die Diamantpartikel können einen durchschnittlichen Durchmesser von näherungsweise in einem Bereich von etwa 1 µm bis etwas 1,7 µm besitzen und können eine Größe in einem Bereich von etwa 0,7 µm bis etwa 2 µm besitzen.
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Wenn die konvexe Einheit 442 unter Verwendung von PCD gebildet wird, wird nach dem Bilden einer Form durch Mischen von Diamantpartikeln und einem Bindemittel die Form gesintert. Das Bindemittel hält die Diamantpartikel zusammen, indem es dazwischen eingefügt wird. Das Bindemittel kann Kobalt oder ein oben beschriebenes Bindemittelmaterial sein.
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Um die zylindrische Einheit 444 mit der konvexen Einheit 442 zu verbinden, wird ein Bindemittel 446 zwischen die zylindrische Einheit 444 und die konvexe Einheit 442 eingeführt. Danach können die konvexe Einheit 442 und die zylindrische Einheit 444 verbunden werden durch Schmelzen des Bindemittels 446 bei einer Temperatur von 1400°C durch elektrisches Schweißen unter einem hohen Druck von z. B. 80 000 bar. In 8 ist das Bindemittel 446 ein gesintertes Bindemittel.
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In 8 kann der Hauptkörper der konvexen Einheit 442 aus PCD ausgebildet sein. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Basismaterial der konvexen Einheit 442 ein hartes Material, wie z. B. Wolframcarbid, oder ein abriebfestes Material, wie z. B. Zirkoniumdioxid, Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid sein; und eine PCD-Beschichtung kann auf einer Oberfläche der konvexen Einheit 442 ausgebildet sein.
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Während diese Offenbarung insbesondere gezeigt und beschrieben wurde mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon, wird es selbstverständlich für die Durchschnittsfachleute sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Details dabei gemacht werden können, ohne von dem Geist und dem Umfang der Offenbarung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.
