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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungs-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff
der Ansprüche
1 und 5.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine
Hochspannungs-Entladungslampe gemäß dem Stand der Technik weist
eine Struktur auf, wie sie in 6 anhand
eines Beispiels dargestellt ist. Genauer gesagt umfasst eine Hochspannungs-Entladungslampe 1 einen
Quarzglaskolben 2, welcher einen erweiterten Abschnitt 21 umfasst,
der einen lichtaussendenden Raum und einen Dichtabschnitt 22 bereitstellt,
und ein Paar entgegengesetzter Elektroden (eine Anode 3 und eine
Kathode 4), die in dem Glaskolben 2 angeordnet
sind. Die Anode 3 und die Kathode 4 sind mit den
Molybdänfolien 5 bzw. 5' beispielsweise
durch Verschweißen
verbunden. Weiterhin sind die Molybdänfolien 5, 5' in dem Kolben 2 an
den zugehörigen
Dichtabschnitten 22 hermetisch abgedichtet. Der erweiterte
Abschnitt 21, der den lichtaussendenden Raum aufweist,
ist mit einem Entladungsgas oder dergleichen gefüllt.
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Spulen 6, 6', die ein Material
wie Wolfram, Tantal oder Molybdän
umfassen, sind jeweils um die Anode 3 und die Kathode 4 gewickelt,
auf oder nahe den Verbindungen zwischen diesen Elektroden und den
Molybdänfolien 5, 5'. Durch Wickeln
der Spulen 6, 6' auf
die Elektroden kann Spannung, die auf den Glaskolben 2 infolge
der thermischen Ausdehnung der Elektroden 3, 4 ausgeübt wird,
gemildert werden, sogar falls thermische Verarbeitung bei hoher
Temperatur angewendet wird oder wenn die Hochspannungslampe in Betrieb
ist. Als ein Ergebnis ist es möglich,
einen Bruch an den Abschnitten, wo die Elektroden 3 und 4 den
Glaskolben 2 kontaktieren, zu verhindern.
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US 5 200 669 offenbart eine
Hochspannungs-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Wenn
die Spulen jedoch um die Elektroden gewickelt sind, werden Vorsprünge an den
vorderen und hinteren Enden der Spulen hervorgerufen und die Vorsprünge zerkratzen
den Glaskolben. Als eine Folge davon tendiert der Glaskolben dazu
zu brechen. Weiterhin wirkt, wenn die Spulen um die Elektroden
gewickelt werden, eine Last (Dehnungskraft) auf die Elektroden.
Wenn eine Elektrode einen Durchmesser von 0,6 bis 0,8 mm aufweist,
wird die Elektrode deshalb deformiert. Es ist technisch sehr schwierig,
diese Vorsprünge
zu eliminieren und die Deformierung der Elektroden zu verhindern.
Darüberhinaus
kann eine Hochspannungs-Entladungslampe dieser Art nicht stabil
entladen und ausreichend stabile Helligkeit kann nicht erhalten werden.
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Dementsprechend
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochspannungs-Entladungslampe
bereitzustellen, in der es möglich
ist, das Zerkratzen des Quarzglaskolbens und die Deformation der Elektroden
zu eliminieren und die thermische Spannung zum Zeitpunkt der thermischen
Hochtemperatur-Verarbeitung und dem Hochspannungsentladungsbetrieb
zu mildern, als ein Ergebnis dessen das Auftreten von Brüchen verhindert
und ausreichend stabile Helligkeit erhalten werden kann.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5.
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Die
Erfindung stellt eine Hochspannungs-Entladungslampe bereit, in welcher
die Verbindungsstelle als auch deren Umgebung zwischen zumindest
einer Elektrode und der Molybdänfolie
mit einem zylindrischen Element bedeckt ist, dessen äußere und/oder
innere Oberfläche
Schlitze aufweist, oder mit einem netzartigen Element. Der Erfinder
hat herausgefunden, dass eine solche Hochspannungs-Entladungslampe
nicht länger einen
verkratzten Quarzglaskolben aufweist, dass die Elektrode nicht länger deformiert
wird, weil es für
die Verbindungsstelle oder deren Umgebung nicht notwendig ist, eine
hermetische Dichtung aufzuweisen, dass es möglich ist, thermische Spannung
zum Zeitpunkt der thermischen Hochtemperatur-Verarbeitung oder dem Hochspannungsentladungsbetrieb
zu mildern, wodurch das Auftreten von Brüchen verhindert wird, und dass ausreichend
stabile Helligkeit erhalten wird.
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Andere
Merkmale und Vorzüge
der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung in
Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen offensichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen dieselben
oder ähnliche
Teile in den Figuren davon kennzeichnen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Diagramm, das eine Hochspannungs-Entladungslampe gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung illustriert;
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2 ist
ein Diagramm, das eine Ausführungsform
eines zylindrischen Elementes für
die Hochspannungs-Entladungslampe der vorliegenden Erfindung illustriert;
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3 ist
ein Diagramm, das eine andere Ausführungsform eines zylindrischen
Elementes für
die Hochspannungs-Entladungslampe der vorliegenden Erfindung illustriert;
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4 ist
ein Diagramm, das noch eine andere Ausführungsform eines zylindrischen
Elementes für
die Hochspannungs-Entladungslampe der vorliegenden Erfindung illustriert;
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5 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform
eines netzartigen Elementes für
die Hochspannungs-Entladungslampe der vorliegenden Erfindung illustriert;
und
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6 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel einer Hochspannungs-Entladungslampe
gemäß des Standes der
Technik illustriert.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun bezugnehmend auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Wie
in 1 dargestellt, kann ein Kolben 2, der
aus Quarzglas besteht, natürlich
oder synthetisch erhalten werden. Der Kolben 2 kann vollständig gegossen
sein oder kann hergestellt werden, indem zwei oder mehr Schichten
miteinander verklebt werden. Die Form des vergrößerten oder gewölbten Abschnittes
(Kolbenabschnitts) 21, der den lichtaussendenden Raum bereitstellt,
kann kugelförmig
oder elliptisch sein. Eine Anode 3 und eine Kathode 4 bestehen
vorzugsweise aus Wolfram, Molybdän
oder Tantal, wobei Wolfram besonders bevorzugt wird. Es gibt keine
besondere Begrenzung bezüglich
des Abstandes zwischen diesen Elektroden. Die Anode 3 und
die Kathode 4 sind mit Molybdänfolien 5 bzw. 5' beispielsweise
durch Verschweißen
verbunden. Die Molybdänfolien 5 und 5' sind in dem
Kolben 2 an dessen Dichtabschnitten 22 hermetisch
abgedichtet. Der erweiterte Abschnitt 21, der den lichtaussendenden
Raum aufweist, ist mit einem Entladungsgas oder dergleichen gefüllt.
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Die
zylindrischen Elemente 7, 7' sind so angeordnet, dass sie die
Verbindungen 31, 41 als auch deren Umgebung zwischen
den Elektroden 3, 4 und jeweils den Molybdänfolien 5, 5' bedecken. So
lange die zylindrischen Elemente 7, 7' die Verbindungen 31, 41 und
deren Umgebung bedecken, gibt es keine besondere Begrenzung bezüglich der
axialen Längen
der zylindrischen Elemente, der Längen der bedeckten Abschnitte der Elektroden
und der Längen
der bedeckten Abschnitte der Molybdänfolien. In 1 bedecken
die zylindrischen Elemente die Verbindungen 31, 41 als
auch deren Umgebung zwischen beiden Elektroden und beiden Molybdänfolien.
Jedoch kann eine Anordnung, in der nur eine der Verbindungen 31, 41 und
deren Umgebung bedeckt ist, angewendet werden. Es ist bevorzugt,
dass die zylindrischen Elemente 7, 7' nur in den
Dichtabschnitt 22 eingebettet und nicht zu dem erweiterten
Abschnitt 21 ausgesetzt sind. Weiterhin müssen die
zylindrischen Elemente keine hermetische Abdichtung bezüglich beider
Elektroden und Molybdänfolien
aufweisen. Die zylindrischen Elemente 7, 7' bestehen vorzugsweise
aus Wolfram, Molybdän
oder Tantal, wobei Wolfram besonders bevorzugt ist.
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Die
zylindrischen Elemente 7, 7' weisen Schlitze 71 auf,
die auf deren äußeren und/oder
inneren Oberflächen
bereitgestellt sind. Die Schlitze 71 mildern thermische
Spannung zum Zeitpunkt der thermischen Hochtemperatur-Verarbeitung
und beim Betrieb der Hochspannungs-Entladungslampe, wodurch sie
es ermöglichen,
das Auftreten von Brüchen
zu verhindern.
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Die 2 bis 4 illustrieren
Ausführungsformen
des zylindrischen Elementes 7, auf dessen äußerer Oberfläche die
Schlitze 71 bereitgestellt sind. Die Schlitze 71 erstrecken
sich axial zu dem zylindrischen Element 7 in 2,
umfangsmäßig zu dem
zylindrischen Element 7 in 3 und schraubenförmig zu
dem zylindrischen Element 7 in 4. In einer
anderen Anordnung, die nicht illustriert ist, können die Schlitze sowohl axial
als auch umfangsmäßig zu dem
zylindrischen Element bereitgestellt werden. Die Anordnung von 4,
in der die Schlitze 71 die schraubenförmige Konfiguration aufweisen,
ist besonders bevorzugt. Die Schlitze können auf der inneren oder äußeren Oberfläche des
zylindrischen Elementes oder auf beiden inneren und äußeren Oberflächen bereitgestellt
sein. Wenn die Schlitze auf der inneren Oberfläche bereitgestellt sind, ist
es möglich,
einen Rückgang
der Gleitfähigkeit
des zylindrischen Elementes zum Zeitpunkt der thermischen Hochtemperatur-Verarbeitung
und beim Betrieb der Hochspannungs-Entladungslampe zu verhindern. Dies
hat den Effekt, thermische Spannung zu mildern.
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Falls
die Schlitze so bereitgestellt sind, dass sie sich in axialer Richtung
(2) oder in Umfangsrichtung (3)
erstrecken, gibt es keine besondere Begrenzung bezüglich der
Schlitzanzahl. Wenn die Schlitze in Form der schraubenförmigen Konfiguration
(4) bereitgestellt sind, gibt es keine besondere
Begrenzung bezüglich
der Schraubenneigung. Weiterhin gibt es keine Begrenzung bezüglich der
Breite und Tiefe der Schlitze. Es gibt gleichfalls keine besondere
Begrenzung bezüglich
der Querschnittsform der Schlitze und die Schlitze können beispielsweise
rechteckig, dreieckig, quadratisch, halbkreisförmig oder U-förmig im
Querschnitt sein.
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Um
zu verhindern, dass der Glaskolben zum Zeitpunkt der thermischen
Hochtemperatur-Verarbeitung und beim Betrieb der Hochspannungs-Entladungslampe
beschädigt
wird, ist es bevorzugt, dass der Randabschnitt der Schlitze bearbeitet
wird, um eine bogenförmige
oder abgeschrägte
Form zu haben. Das zylindrische Element kann durch jedes der üblichen
Verfahren hergestellt werden.
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5A illustriert die Entwicklung auf einer
Ebene eines netzartigen Elementes 8, das die Verbindung zwischen
einer Elektrode und Molybdänfolie
als auch deren Umgebung bedeckt, und 5B ist
ein perspektivischer Blick des netzartigen Elementes 8.
Durch Verwenden des netzartigen Elements 8 zum Bedecken
der Verbindung zwischen der Elektrode und Molybdänfolie als auch deren Umgebung
ist es möglich,
Effekte zu erhalten, die denen entsprechen, wenn die Verbindung
und ihre Umgebung vom oben beschriebenen zylindrischen Element 7 bedeckt
werden. Das netzartige Element 8 besteht vorzugsweise aus
Wolfram, Molybdän oder
Tantal, wobei Wolfram besonders bevorzugt ist. Das netzartige zylindrische
Element 8 weist eine Umgebung auf, die sich aus kleine
Rahmen zusammensetzt und ohne Überstände ist.
Das bedeutet, dass der Glaskolben 2 nicht verkratzt wird.
Da eine hermetische Dichtung zwischen dem netzartigen Element 8 und
der Verbindung zwischen der Elektrode und der Molybdänfolie und
ihrer Umgebung nicht benötigt
wird, wird die Elektrode nicht deformiert. So lange das netzartige
Element 8 die Verbindung und ihre Umgebung bedeckt, gibt
es keine besondere Begrenzung bezüglich der axialen Länge des
Elementes, der Länge
des bedeckten Abschnittes der Elektrode und der Länge des
bedeckten Abschnittes der Molybdänfolie.
Die Verbindungen und ihre Umgebungen zwischen beiden Elektroden
und den Molybdänfolien
können
mit jeweiligen netzartigen Elementen 8 bedeckt sein oder
nur eine der Verbindungen und deren Umgebung kann mit dem netzartigen
Element 8 bedeckt sein. Es ist bevorzugt, dass das netzartige
Element 8 nur in den Dichtabschnitt 22 eingebettet
ist und nicht zu dem erweiterten Abschnitt 21 ausgesetzt
ist.
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Obwohl
es keine besondere Begrenzung für
die Maschengröße des netzartigen
Elementes 8 gibt, werden 200 bis 400 Maschen (JIS) bevorzugt
im Hinblick auf die Milderung thermischer Spannung zum Zeitpunkt der
thermischen Hochtemperatur- Verarbeitung
und beim Betrieb der Hochdruck-Entladungslampe. Obwohl es weiterhin
keine besondere Begrenzung bezüglich
des Durchmessers des Drahtmaterials gibt, das für das netzartige Element verwendet
wird, werden 20 bis 100 μm
bevorzugt im Hinblick auf die Milderung thermischer Spannung zum
Zeitpunkt der thermischen Hochtemperatur-Verarbeitung und beim Betrieb
der Hochdruck-Entladungslampe. Das netzartige Element kann durch
jedes der üblichen
Verfahren hergestellt werden. Alternativ kann ein netzartiges Element,
das schon auf dem Markt erhältlich
ist, verwendet werden.
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Obwohl
es keine besondere Begrenzung gibt bezüglich der Herstellungsverfahren
der Hochspannungs-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung,
ist das folgende Beispiel eines Herstellungsverfahrens besonders
bevorzugt: Zuerst wird die Verbindung zwischen einer Elektrode und
Molybdänfolie
als auch deren Umgebung in das zylindrische Element oder netzartige
Element eingesetzt, wie oben beschrieben. Zwei dieser Elektroden-
und Folien-Konstruktionen werden gebildet. Das Verfahren des Einsetzens
des vorgeschriebenen Abschnittes der Elektrode in das zylindrische
Element oder netzartige Element ist nicht besonders begrenzt; dies
kann beispielsweise durch einen manuellen Vorgang durchgeführt werden.
Als Nächstes wird
eine der oben beschriebenen Konstruktionen auf einem Dichtabschnitt
eines Quarzglaskolbens positioniert, der in der ungefähren Form
einer Hochspannungs-Entladungslampe geformt wurde, das Innere wird
evakuiert und dann wird der Dichtabschnitt veranlasst, sich zusammenzuziehen
und abzudichten, während
dieser Abschnitt thermischer Hochtemperatur-Verarbeitung unterworfen wird. Sodann
wird eine lichtaussendende Substanz, so wie Quecksilber, von der
anderen Öffnung
in den erweiterten Abschnitt 21 für den lichtaussendenden Raum
eingeführt,
die andere Konstruktion wird auf dem anderen Dichtabschnitt positioniert,
das Innere wird mit einem Edelgas gefüllt unter einem Druck von weniger
als einer Atmosphäre
und der Dichtabschnitt wird veranlasst, sich zusammenzuziehen und
abzudichten, während
dieser Abschnitt thermischer Hochtemperatur-Verarbeitung unterworfen wird. Die Hochspannungs-Entladungslampe
der vorliegenden Erfindung ist somit hergestellt. Es ist bevorzugt,
dass der erweiterte Abschnitt 21 für den lichtaussendenden Raum
gekühlt wird,
so dass die darin abgedichtete Substanz nicht verdampft.
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Das
Folgende ist ein Beispiel der Eigenschaften der Hochspannungs-Entladungslampe gemäß der vorliegenden
Erfindung:
| Leistung
der Entladungslampe: | 120–180 W |
| Spannung
der Entladungslampe: | 50–100 V |
| Abstand
zwischen den Elektroden: | 1,0–2,0 mm |
| Effizienz
der Lichtemission: | 40–701 m/W |
| Röhrenwandlast: | 80–150 W/cm2 |
| Emissionswellenlänge: | 360–700 nm |
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Die
Hochspannungs-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung
kann auf dieselbe Weise verwendet werden wie eine gewöhnliche
Hochspannungs-Entladungslampe.
Das heißt,
wenn die Hochspannungs-Entladungslampe mit einer Stromversorgung
verbunden wird, wird eine Auslösespannung
an Kathode und Anode angelegt, um eine elektrische Entladung zu
initiieren. Als ein Ergebnis wird eine vorgeschriebene Helligkeit
erhalten.
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Die
Verdienste der vorliegenden Erfindung werden wie folgt zusammengefasst.
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Bei
der Hochspannungs-Entladungslampe der vorliegenden Erfindung wird
der Quarzglaskolben nicht verkratzt, die Elektroden werden nicht
deformiert und es ist möglich,
thermische Spannung zu mildern zum Zeitpunkt von thermischer Hochtemperatur-Verarbeitung
und wenn die Hochspannungs-Entladungslampe in Betrieb ist. Als ein
Ergebnis wird kein Bruch auftreten und eine ausreichend stabile
Helligkeit kann erhalten werden.