DE69826960T2

DE69826960T2 - Kurzbogenlampe

Info

Publication number: DE69826960T2
Application number: DE69826960T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Himeji-shi Ookubo; Toshiyuki Himeji-shi Shima; Shinkichi Himeji-shi Morimoto
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: EP0915496B1; DE69826960D1; EP0915496A1; JP3562271B2; US6369509B1; JPH11144679A

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kurzbogenlampe, welche für eine Lichtquelle zum Zweck einer UV-Belichtung bei einer Herstellung von LSI oder zu ähnlichen Zwecken verwendet wird.
Beschreibung des Stands der Technik
Bei einer Kurzbogenlampe sind innerhalb einer aus Quarzglas bestehenden, kugelförmigen oder ovalen Leuchtröhre eine Anode und eine Kathode mit einem vorgegebenen Abstand zueinander gegenüberliegend angeordnet. An den beiden gegenüberliegenden Enden der Leuchtröhre ist jeweils eine Seitenröhre angeschlossen, in welcher Elektrodenträger der Kathode und der Anode abgedichtet sind. Zum sicheren Festhalten der Elektrodenträger der Kathode und der Anode wird in der Leuchtröhre ein Unterdruck-Zustand herbeigeführt und die Enden der Seitenröhre werden erwärmt, so dass der Durchmesser der Seitenröhre verkleinert wird und zusammengezogene Bereiche gebildet werden. Zum unmittelbaren Festhalten der Elektrodenträger der Kathode und der Anode in den zusammengezogenen Bereichen der Seitenröhre ist es jedoch erforderlich, die Seitenbereiche sehr stark zu ziehen. Die Außenumfangsflächen der Elektrodenträger der Kathode und der Anode werden deshalb mit Molybdänfolien mit einer Dicke von ca. 15 bis 30 μm umwickelt. Die umwickelten Stellen werden in zylindrische Haltekörper aus Quarzglas eingesteckt und gehalten und die zusammengezogenen Bereiche der Seitenröhren werden an den zylindrischen Haltekörpern angeschweißt. Dadurch werden die zylindrischen Haltekörper mit den zusammengezogenen Bereichen der Seitenröhre einteilig gebildet und befestigt. Man hat ferner den Vorteil, dass als Folge des Anschweißens der zusammengezogenen Bereiche der Seitenröhre und der zylindrischen Haltekörper aneinander in einer einteiligen Anordnung die Dicke dieser Stellen größer wird und dadurch die Festigkeit erhöht wird. Der Grund für die Umwicklung der Elektrodenträger mit Molybdänfolie liegt darin, die Ausdehnung der Elektrodenträger bei Ansteigen der Temperatur während des Betriebs der Lampe zu absorbieren und zu verhindern, dass auf die zylindrischen Haltekörper eine große Belastung ausgeübt wird.
Während des Ziehvorgangs ist es erforderlich, die zylindrischen Haltekörper in den Elektrodenträgern provisorisch zu befestigen, um zu verhindern, dass sich die zylindrischen Haltekörper entlang der Elektrodenträger bewegen. Da auf den Seiten der zylindrischen Haltekörper, welche den Elektroden entgegengesetzt sind, Leitfolien zum Zweck einer Energieversorgung angeordnet sind, kann man unter Verwendung dieser Folien die zylindrischen Haltekörper provisorisch befestigen. Somit wird verhindert, dass die zylindrischen Haltekörper sich nach innen, von den Elektroden weg, bewegen.
Man braucht deshalb die provisorische Befestigung, welche dazu dient, eine Bewegung der zylindrischen Haltekörper auf die Elektrodenseite hin zu verhindern. Herkömmlicherweise wurde deshalb folgendes durchgeführt, wie in 4 gezeigt wird:

– Ein Ende einer provisorisch befestigten Molybdänplatte 28 mit einer Dicke von ca. 0.1 mm, und in die Form eines Streifens ausgebildet ist, wird an die Elektrodenträger 20 angeschweißt.
– Die Außenumfangsfläche der Elektrodenträgers 20, welche diese angeschweißte Stelle umschließt, das heißt, im Wesentlichen die Hälfte der provisorisch befestigten Platte 28 in Längsrichtung, wird mit einer Molybdänfolie 27 umwickelt und in einem Zustand, in welchem die restliche Hälfte der provisorisch befestigten Platte 28 über den Haltekörper 30 übersteht, in einem zylindrischen Haltekörper 30 eingesteckt.
– Die von einem Ende des zylindrischen Haltekörpers 30 überstehende, provisorisch befestigte Platte 28 wird gekräuselt umgebogen und mit einer Stirnseite des zylindrischen Haltekörpers 30 in Kontakt gebracht, wie in 5 veranschaulicht wird. Dadurch wird der zylindrische Haltekörper 30 in dem Elektrodenträger 20 provisorisch befestigt.

Eine derartige provisorische Befestigung hatte jedoch folgende Nachteile:

– Da das Ende der provisorisch befestigten Platte, welche in die Form eines Streifens ausgebildet ist, an dem Elektrodenträger angeschweißt ist, und ferner der Teil der von einem Ende des zylindrischen Haltekörpers überstehenden, provisorisch befestigten Platte gekräuselt umgebogen ist, waren höhere Herstellungskosten notwendig.
– Bei der Umwicklung der provisorisch befestigten Platte mit der Molybdänfolie gibt es Fälle, in welchen die dünne Molybdänfolie durch die Kante der provisorisch befestigten Platte zerschnitten wird. Ferner gab es auch beim Umbiegen der provisorisch befestigten Platte in die Form einer Krause Fälle, in welchen die Molybdänfolie durch die sich nach oben bewegende, provisorisch befestigte Platte zerschnitten wurde.
– Da der in Form einer Krause gebogene Teil der provisorisch befestigte Platte nur an einer Stelle mit der Stirnseite des zylindrischen Haltekörpers in Kontakt ist, wird die angeschweißte Stelle der provi sorisch befestigten Platte durch das Gewicht des zylindrischen Haltekörpers beschädigt, wenn die Seitenröhre zusammengezogen wird, während die Leuchtröhre gedreht wird. Es gab deshalb Fälle, in welchen der zylindrische Haltekörper sich bewegte, das heißt, die provisorische Befestigung nur unvollständig durchgeführt wurde.

Beim Betrieb der Lampe gab es Fälle, in welchen unmittelbar nach dem Einschalten und vor dem Starten der Entladung zwischen den Elektroden eine anomale Entladung ausgehend von den Kanten der provisorisch befestigten Platten auftrat. Während der Ausgangspunkt der Entladung sich von den Kanten der provisorisch befestigten Platten zu den Elektrodenspitzen bewegt, bis eine normale Entladung erfolgt, beginnen die provisorisch befestigten Platten teilweise zu schmelzen. Eine geschmolzene Masse des Molybdäns wird an den Grenzbereichen zwischen den zylindrischen Haltekörpern und den zusammengezogenen Bereichen der Seitenröhre abgelagert. Es gab deshalb Fälle, in welchen sich in diesen Bereichen der Leuchtröhre und den zusammengezogenen Bereichen Risse bildeten. Ferner gab es auch Fälle, in welchen die Lampe schließlich zerbrach, wenn diese Risse gewachsen waren.
JP-A-04-355046 betrifft eine Kurzbogen-Hochdruckentladungslampe, bei welcher der Kathodenträger in eine Glasröhre eingesteckt wird, welche wiederum in eine Seitenröhre des Entladungsgefäßes eingesteckt wird. Die Position der Glasröhre wird mittels eines metallischen Anschlagsteils eingestellt, welches aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt besteht.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kurzbogenlampe anzugeben, bei welcher zylindrische Haltekörper auf einfache und zuverlässige Weise in Elektrodenträgern provisorisch befestigt werden können, ohne dass die Molybdänfolien, mit welchen die Elektrodenträger umwickelt sind, beschädigt werden, und bei welcher ferner eine Rissbildung in Grenzbereichen zwischen der Leuchtröhre und den zusammengezogenen Bereichen verhindert werden kann, selbst wenn unmittelbar nach dem Starten des Lampenbetriebs eine anomale Entladung entsteht.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Kurzbogenlampe des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass in den Elektrodenträgern Rillen gebildet sind, in welche die Wendelbauteile eingreifen. Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass die Wendelbauteile sich bewegen. Der Effekt der provisorischen Befestigung der zylindrischen Haltekörper kann daher noch stärker sichergestellt werden.
Wenn als Bauteile zum provisorischen Befestigen Wendelbauteile verwendet werden, besteht eine große Wahrscheinlichkeit, dass sich der Ausgangspunkt der anomalen Entladung unmittelbar nach dem Starten des Lampenbetriebs an den spitzen Enden der Wendellitzen befindet. Ein solches Problem wird jedoch erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wendel jeweils zweistufig gewickelt wird, sowie dadurch, dass die Wendel durch Umbiegen des mittleren Bereiches der Wendellitze und durch eine zweilagige Wicklung gebildet wurde, bei welcher die beiden Enden der Wendellitze sich auf derselben Seite befinden, und dass die Enden der Wendellitze sich auf den Elektrodenseiten befinden.
Durch diese Maßnahme befinden sich die beiden Enden der Wendellitze, das heißt, der Ausgangspunkt der anomalen Entladung, in von den zylindrischen Haltekörpern entfernten Positionen, das heißt, in Positionen, welche von den Grenzbereichen zwischen den zylindrischen Haltekörpern und den zusammengezogenen Bereichen der Seitenröhre entfernt sind.
Es wird deshalb verhindert, dass die geschmolzene Masse an den Grenzbereichen zwischen den zylindrischen Haltekörpern und den zusammengezogenen Bereichen der Seitenröhre abgelagert wird, selbst wenn die Enden der Wendellitze anfangen zu schmelzen. Man kann deshalb eine Rissbildung verhindern.
Die Aufgabe kann jedoch erfindungsgemäß auch dadurch gelöst werden, dass die Wendelbauteile aus Wolfram geformt sind, welches Emitter enthält. Durch diese Maßnahme kann man ein Verdampfen des Wolframs der Wendelbauteile unterdrücken und eine Schwärzung der Leuchtröhre verhindern.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Kurzbogenlampe;
2 ist eine vergrößerte Ansicht der für die Erfindung wesentlichen Teile der in 1 dargestellten Lampe;
3 ist eine Ansicht, die der von 2 entspricht, aber ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
4 ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Herstellungsvorgangs; und
5 ist eine schematische Darstellung einer anderen Stufe im herkömmlichen Herstellungsvorgang von 4.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 ist eine schematische Darstellung einer Kurzbogenlampe, welche für eine LSI-Belichtung verwendet wird. Diese Kurzbogenlampe weist eine Nennverbrauchsleistung von 700 W, eine Lampenspannung von 44 V sowie einen Lampenstrom von 15,9 A auf. Von den beiden gegenüberliegenden Enden einer ungefähr ovalen Leuchtröhre 10 aus Quarzglas erstreckt sich jeweils eine Seitenröhre 11 mit einem Innendurchmesser von 8 mm. In der Leuchtröhre 10 sind an den Spitzen der Elektrodenträger 20 eine Kathode 21 und eine Anode 22 mit einem Abstand zueinander von 3 mm gegenüberliegend angeordnet. Diese Elektrodenträger 20 bestehen jeweils aus einem Wolframstab mit einem Au ßendurchmesser von 3 mm. Die Enden der Elektrodenträger 20 sind durch Bearbeitung abgeplattet. Auf den beiden Seiten dieser abgeplatteten Bereiche 20a ist jeweils eine Leitfolie 24 aus Molybdän angeschlossen. Zwischen den zwei Leitfolien 24 ist eine Quarzplatte 25 eingespannt.
Die Elektrodenträger 20 sind jeweils in einen zylindrischen Haltekörper 30 aus Quarzglas mit einem Außendurchmesser von 6 mm und einer Länge von 8 mm eingesteckt. Ferner ist zwischen den Elektrodenträgern 20 und dem zylindrischen Haltekörper 30 eine Molybdänfolie 27 (2) zum Absorbieren der Ausdehnung der Elektrodenträger 20 beim Lampenbetrieb angeordnet. Die Innenseite der Leuchtröhre 10 wird in einen Unterdruck-Zustand versetzt. Der Durchmesser der Seitenröhre 11 wird durch Erwärmung verkleinert. Die Leitfolien 24 werden in abgeplatteten, abdichtenden Bereichen 13 abgedichtet. Die zylindrischen Haltekörper 30 sind in zusammengezogenen Bereichen 12 befestigt. Die Enden der Seitenröhre 11 sind jeweils mit Sockeln 26 versehen.
Wie in 2 gezeigt, sind die Elektrodenträger 20 mit Wendelbauteilen 40 umwickelt. Diese Wendelbauteile 40 werden jeweils hergestellt, indem ein Wolframdraht mit einem Litzendurchmesser von 0.4 mm in einer Länge von ca. 5 mm dicht gewickelt wird. Die Wendelbauteile 40 bewegen sich nicht, auch wenn sie in gewissem Maß mit einer Kraft beaufschlagt werden. Die Wendelbauteile 40 grenzen an elektrodenseitige Stirnseiten der zylindrischen Haltekörper 30 an. Diese Wendelbauteile 40 sind Bauteile zum provisorischen Befestigen, welche beim Vorgang der Verkleinerung des Durchmessers der Seitenröhre 11 durch Erwärmung verhindern, dass sich die zylindrischen Haltekörper 30 entlang der Elektrodenträger 20 auf die jeweilige Kathode oder Anode zu bewegen, da die Wendeln an die elektrodenseitigen Stirnseiten der zylindrischen Haltekörper 30 angrenzen.
Wenn man, wie auch in 2 gezeigt wird, in den Elektrodenträgern 20 eine kreisförmige Rille 23 bildet, in welche die Litze des Wendelbauteils 40 eingreift, wird eine Bewegung nach innen verhindert, selbst wenn das Wendelbauteil 40 mit einer großen Kraft beaufschlagt wird. Somit kann man den Effekt der provisorischen Befestigung noch mehr sicherstellen.
Die Enden der Leitfolien 24 grenzen an die den Elektroden entgegengesetzten Stirnseiten der zylindrischen Haltekörper 30 an. Dadurch wird verhindert, dass die zylindrischen Haltekörper 30 sich entlang der Elektrodenträger 20 in einer Richtung nach außen, von der jeweiligen Anode oder Kathode weg, bewegen. Das heißt, dass die zylindrischen Haltekörper 30 provisorisch so befestigt sind, dass sie sich in keiner Richtung entlang der Elektrodenträger 20 bewegen.
Durch die Umwicklung der Elektrodenträger 20 mit den Wendelbauteilen 40 werden auf diese Weise die zylindrischen Haltekörper 30 provisorisch befestigt. Dadurch kann man die provisorische Befestigung mit Sicherheit durchführen. Ferner hat man eine einfache Anordnung, so dass man die Lampe auf äußerst einfache Weise herstellen kann. Ferner wird verhindert, dass die zwischen den E lektrodenträgern 20 und den zylindrischen Haltekörpern 30 vorhandenen Molybdänfolien 27 beschädigt werden.
Ferner ist es bevorzugt, dass als Wendelbauteile 40 jeweils eine zweilagig gewickelte Wendel verwendet wird, welche durch Umbiegen des mittleren Bereiches der Wendellitze in zwei Lagen gebildet wird, bei welcher die beiden Enden 41 der Wendellitze sich auf einer Seite befinden und die Biegung auf der gegenüberliegenden Seite. Ferner sind die Wendelbauteile so gewickelt, dass die beiden Enden 41 der Wendellitze sich auf der Seite befinden, die der jeweiligen Elektrode oder Anode am nächsten liegt, wie in 3 dargestellt.
Bei dieser Anordnung ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass sich der Ausgangspunkt einer anomalen Entladung unmittelbar nach dem Starten des Lampenbetriebs sich an den Enden 41 der Wendellitze befindet. Da sich jedoch die Enden 41 der Wendellitze in Positionen befinden, welche von den Grenzen zwischen den zylindrischen Haltekörpern 30 und den zusammengezogenen Bereichen 12 der Seitenröhre 11 entfernt sind, wird verhindert, dass die resultierende geschmolzene Masse an Wendelmaterial sich an den Grenzbereichen zwischen den zylindrischen Haltekörpern 30 und den zusammengezogenen Bereichen 12 der Seitenröhre 11 anlagert, auch wenn die Enden 41 der Wendellitze durch eine anomale Entladung anfangen zu schmelzen. Man kann deshalb eine Rissbildung verhindern.
Ferner kann man durch Bildung der Wendelbauteile 40 aus Wolfram, welches Emitter wie Thorium, Cer, Yttrium oder dergleichen enthält, ein Verdampfen des Wolframs der Wendelbauteile 40 unterdrücken und eine Schwärzung der Leuchtröhre 10 verhindern.
Wirkung der Erfindung
Wie vorstehend beschrieben wurde, sind erfindungsgemäß bei einer Kurzbogenlampe, bei welcher in einer Leuchtröhre eine Kathode und eine Anode gegenüberliegend angeordnet sind, bei welcher Elektrodenträger der Kathode und der Anode in zylindrische Haltekörper eingesteckt und gehalten sind, und bei welcher die zylindrischen Haltekörper in zusammengezogenen Bereichen von Seitenröhren abgestützt sind, welche an der Leuchtröhre an gegenüberliegenden Enden angeschlossen sind, die Elektrodenträger mit Wendelbauteilen umwickelt, welche an elektrodenseitige Stirnseiten der zylindrischen Haltekörper angrenzen, und letztere sind durch diese Wendelbauteile provisorisch befestigt.
Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass die zwischen den Elektrodenträgern und den zylindrischen Haltekörpern vorhandenen Molybdänfolien beschädigt werden. Man kann auf einfache Weise und mit Sicherheit die zylindrischen Haltekörper in den Elektrodenträgern provisorisch befestigen.
Ferner werden die Wendelbauteile gleichzeitig zweilagig gewickelt, indem der mittlere Bereich einer Wendellitze umgebogen und durch eine zweilagige Wicklung gebildet wurde, so dass sich die beiden Enden der Wendellitze auf derselben Seite befinden, und sich auf der Innenseite befinden, die der jeweiligen Kathode oder Anode am nächsten ist.
Durch diese Maßnahme kann man eine Kurzbogenlampe erhalten, bei welcher eine Rissbildung in den Grenzbereichen zwischen der Leuchtröhre und den zusammengezogenen Bereichen auch bei einer Entstehung einer anomalen Entladung unmittelbar nach dem Starten des Lampenbetriebs verhindert werden kann.
Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme, dass in den Elektrodenträgern Rillen gebildet sind, in welche die Wendelbauteile eingreifen, verhindert, dass sich die Wendelbauteile bewegen. Somit kann man den Effekt der provisorischen Befestigung noch mehr sicherstellen.
Ferner kann man durch die erfindungsgemäße Maßnahme, dass die Wendelbauteile aus Wolfram geformt werden, welches Emitter enthält, ein Verdampfen des Wolframs der Wendelbauteile unterdrücken und eine Schwärzung der Leuchtröhre verhindern.

Claims

Kurzbogenlampe, welche eine Leuchtröhre (10) umfasst, mit einer Seitenröhre (11) an jeder der gegenüberliegenden Seiten der Leuchtröhre, einer Kathode (21) und einer Anode (22), welche einander gegenüberliegend in der Leuchtröhre (10) angeordnet sind, einem Elektrodenträger (20), welcher jeweils eine Elektrode (21, 22) stützt, wobei jeder Elektrodenträger (20) in einen zylindrischen Haltekörper (30) eingesteckt ist und gehalten wird, welcher in einem zusammengezogenen Bereich der jeweiligen Seitenröhre (11) befestigt ist, sowie dadurch, dass sich eine Molybdänfolie zwischen jedem Elektrodenträger (20) und dem zylindrischen Haltekörper (30) befindet, und worin sich Befestigungsmittel befinden zur Befestigung des Haltekörpers während der Herstellung der Lampe, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel ein Wendelbauteil (40) ist, welches um jeden Elektrodenträger (20) gewickelt ist, an einer Stelle, die an eine elektrodenseitige Stirnseite der zylindrischen Haltekörper (30) angrenzt.
Kurzbogenlampe nach Anspruch 1, wobei die Wendelbauteile (40) in Rillen (23) eingepasst sind, welche in den Trägern (20) der Elektroden (21, 22) gebildet sind.
Kurzbogenlampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes Wendelbauteil (40) zweilagig gewickelt aus einer flexiblen Wendellitze gebildet ist, die in der Mitte umgebogen ist; und wobei Enden der flexiblen Wendellitze sich zusammen an einer Seite des Wendelbauteils (40), die am nächsten zu den Elektroden (21, 22) ist, befinden.
Kurzbogenlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wendelbauteile (40) aus Wolfram bestehen, welches einen Emitter enthält.
Kurzbogenlampe nach Anspruch 4, wobei der Emitter aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Thorium, Cer oder Yttrium besteht.