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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruck-Entladungslampe. Die Erfindung
betrifft insbesondere eine Hochdruck-Entladungslampe, welche für eine Ultraviolett-Aushärtungsvorrichtung
oder dergleichen verwendet wird.
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BESCHREIBUNG DES STANDES
DER TECHNIK
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Herkömmlicherweise
wird für
eine Lichtquelle einer UV-Aushärtungsvorrichtung,
in welcher durch UV-Strahlung Harz sowie Tinte ausgehärtet werden,
eine Hochdruck-Entladungslampe verwendet. Diese Hochdruck-Entladungslampe
wird beispielsweise auch für
eine Vorrichtung verwendet, in welcher Überzugsmaterial, welches auf
optische Fasern aufgebracht ist, ausgehärtet wird. Eine derartige Aushärtungsvorrichtung
ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift HEI 2-111475,
der japanischen Offenlegungsschrift SHO 62-229202 und der japanischen
Offenlegungsschrift HEI 6-144885 offenbart.
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Eine
derartige Vorrichtung für
die Aushärtung
von Überzugsmaterial,
welches auf optische Fasern aufgebracht ist, lässt die optischen Fasern nach oben
und unten laufen. Aus diesem Grund wird daher eine Hochdruck-Entladungslampe
mit einer großen Länge verwendet.
Die Hochdruck-Entladungslampe wird
parallel zu den optischen Fasern angeordnet. Um eine hohe Arbeitsleistung
zu erzielen, werden mehrere derartige Vorrichtungen verwendet, welche in
Laufrichtung der optischen Fasern übereinander (besonders nach
oben und unten) angeordnet sind.
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Diese
Vorrichtungen können
jedoch aufgrund der Höhenbeschränkung im
Werk oder aus anderen Gründen
nicht immer einfach mehrfach übereinander
angeordnet werden. Daher kann die Anzahl der Vorrichtungen und ebenso
die Anzahl von Lichtquellen nicht nach Belieben erhöht werden.
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Folglich
besteht bei den Lichtquellen, die für diese Vorrichtungen, das
heißt
in den Hochdruck-Entladungslampen,
verwendet werden, Bedarf an einer Verkürzung der Gesamtlänge der
Entladungsröhre
ohne Veränderung
der Länge
zwischen den Elektroden.
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Vorstehend
wurde beispielhaft eine Vorrichtung zum Aushärten eines auf optische Fasern
aufgebrachten Überzugsmaterials
beschrieben. Es besteht jedoch nicht nur für diese Vorrichtung, sondern auch
für andere
Zwecke Bedarf, die Gesamtlänge der
Entladungslampe ohne Veränderung
der Länge zwischen
den Elektroden zu verkürzen.
Das heißt, dass
Bedarf an einer Lampe besteht, bei welcher die Länge "Gesamtlänge der Entladungslampe relativ zur
Länge zwischen
den Elektroden" so
stark wie möglich
verkürzt
wird.
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Die
japanischen Offenlegungsschrift HEI 5-82093 offenbart eine U-förmige Entladungslampe, in
welcher der Entladungsteil gebogen ist. Hierbei geht es um eine
Natriumhochdrucklampe, welche für Innenbeleuchtung
oder ähnliche
Zwecke verwendet wird, bei welcher eine Verkleinerung der Gesamtlampe
angestrebt wird. Es ist folglich nicht eine Lampe mit einer großen Länge zwischen
den Elektroden.
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GB 2282482 A betrifft
eine zwei-endige Lampe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des bestehenden
Anspruchs 1.
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DE 29702002 U1 offenbart
eine Lichtquelle für
einen Scanner, die eine Lampenröhre
mit Endteilen umfasst, die in einem Winkel relativ zu einem geraden
Hauptröhrenteil
gebogen sind. Es wird nichts zur Anordnung innerhalb der Lampenröhre offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Hauptaufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruck-Entladungslampe
anzugeben, bei welcher die Länge
zwischen den Elektroden groß ist
und die verbleibende Lampe so kurz wie möglich ausgebildet ist.
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Bei
einer Hochdruck-Entladungslampe, bei welcher die beiden Enden einer
aus Quarzglas bestehenden Entladungsröhre im Wesentlichen rechtwinklig
umgebogen sind und hermetisch abschließende Teile aufweisen und welche
eine im Wesentlichen gewinkelte Gesamtform aufweist, wird die Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass innerhalb der Entladungslampe Elektroden mit gebogenen Spitzen
angeordnet sind, dass diese Elektroden mit Wendeln aus Emissionsmaterial
umwickelt sind und dass diese Wendeln wenigstens teilweise in den
Entladungsraum hineinragen und die anderen Teile der Wendeln in
den hermetisch abschließenden
Teilen angeordnet sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der Ausführungsformen, die in den Figuren
dargestellt sind, weiter beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
einzige Figur ist eine schematische Darstellung einer Hochdruck-Entladungslampe
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
der Figur wird eine aus Quarzglas bestehende Entladungsröhre mit
1 bezeichnet. An den beiden Enden des Entladungsteils 10 mit
einer großen Länge L sind
hermetisch abschließende
Teile 11 angeordnet, welche im Wesentlichen bezüglich des Entladungsteils 10 rechtwinklig
umgebogen sind. Die Sockel 2 aus Keramik oder ähnlichem
Material sind mit den Enden der hermetisch abschließenden Teile 11 verbunden.
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nnerhalb
der hermetisch abschließenden Teile 11 sind
Metallfolien 3 aus Molybdän angeordnet, mit denen die
Elektroden 4 verbunden sind. Die Außenanschlüsse 5 sind an den
anderen Enden der Metallfolien 3 angeschlossen.
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Eine
derartige Hochdruck-Entladungslampe weist beispielsweise eine Nennspannung
von 500 V sowie eine Nennleistung von 7 kW auf. Die Gesamtlänge (L +
2N) der Entladungsröhre 1 beträgt 260 mm.
Die Länge
der Elektroden im Entladungsteil beträgt etwa 245 mm. Das heißt, die
Länge zwischen den
Elektroden macht 94 % der Gesamtlänge der Entladungsröhre aus.
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Außer mit
Quecksilber ist diese Entladungsröhre 1 mit Metallen
wie Thallium, Eisen und dergleichen in Form von Iodiden und/oder
Bromiden gefüllt. Es
werden beispielsweise Eisen, Quecksilberiodid, Thalliumiodid und
Quecksilber eingefüllt,
und eine Strahlung mit Wellenlängen
von 220 nm bis 400 nm wird erzeugt. Der Betriebsdruck in der Entladungsröhre beträgt 101 bis
507 kPa (1 bis 5 atm).
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Die
Elektroden 4 sind an den Endteilen der Entladungsröhre 1 umgebogen,
um in die hermetisch abgeschlossenen Teile hineinzureichen. Die
Spitzenfläche
einer der Elektroden steht derjenigen der anderen Elektrode gegenüber. Der
Grund für
dieses Umbiegen der Endteile der Elektroden 4 ist folgender:
Für den Fall,
dass die Elektroden nicht gebogen, sondern geradlinig ausgebildet
sind, gehen die Elektronen nicht unbedingt von den Elektrodenenden
zu ihren Spitzen über,
sondern treten in vielen Fällen
an unerwünschten
Stellen aus. Es tritt daher das Problem auf, dass keine vorteilhafte
Bogenentla dung erreicht wird. Andererseits kann die Lampe an sich nicht
hergestellt werden, wenn die Elektroden 4 zu weit umgebogen
werden. Speziell im Herstellungsprozess wird ein Bauteil, das aus
den Elektroden 4, den Metallfolien 3 und den Außenanschlüssen 5 besteht,
in gebogenes Quarzglas eingesteckt, welches anschließend abgedichtet
wird. Auf diese Weise werden die hermetisch abschließenden Teile 11 gebildet. Deshalb
ist es für
den Fall, in welchem die Biegung der Elektroden 4 in einem
Maß erfolgt,
bei welchem der Innendurchmesser der Entladungsröhre erreicht oder überschritten
wird, schwierig, das Bauteil in die Entladungsröhre einzustecken.
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Die
Elektroden 4 haben beispielsweise einen Außendurchmesser
von 2.0 mm und bestehen aus Wolfram. Sie erstrecken sich bis zur
Mitte des hermetisch abschließenden
Teils 11, welches im Wesentlichen rechtwinklig zum Entladungsteil
ist. Die Endteile der Elektroden 4 weisen jeweils eine
Biegung mit einer Krümmung
auf, welche ungefähr
gleich der Krümmung 1a des
hermetisch abschließenden
Teils 11 der Entladungsröhre 1 ist.
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Die
Teile der Elektroden 4, die den Sockeln 2 näher sind,
werden mit Wendeln 6 umwickelt, welche aus einem Emissionsmaterial,
wie zum Beispiel thoriertem Wolfram, besteht. Diese Wendeln 6 ragen teilweise
in den Entladungsraum hinein, während ihre
anderen Teile in den hermetisch abschließenden Teilen angeordnet sind.
Die Entladung wird durch die Emission von Elektronen aus diesen
Wendeln gestartet. Es ist deshalb erforderlich, dass die Wendeln 6 zumindest
teilweise in den Entladungsraum hinein ragen.
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Wenn
andererseits die Wendeln 6 vollständig in den Entladungsraum
hineinragen, dringen die eingefüllten
Metalle in die Bereiche ein, in welchen die Fußpunkte der Elektroden 4 an
dem Quarzglas angeschweißt
sind. In diesem Fall verdampfen die eingefüllten Metalle, die eingedrungen
sind, nicht im Entladungsraum, weil diese Bereiche eine niedrige Temperatur
aufweisen. Ein derartiges Phänomen verursacht
eine Ungleichverteilung der eingefüllten Metalle; das verursacht
die Nachteile einer Veränderung
der Strahlungswellenlängen
und nach kurzer Zeit eine Verringerung des Austritts der UV-Strahlung infolge
einer Schwärzung
der Entladungsröhre.
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Die
Wendeln haben beispielsweise einen Außendurchmesser von 0,6 mm und
werden etwa zweimal gewickelt. Dadurch haben sie insgesamt eine
Länge von
5,0 mm und einen Außendurchmesser
von 4,4 mm, wobei 0,3 mm in den Entladungsraum hineinragen.
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Diese
Wendeln 6 brauchen im Hinblick auf den Herstellungsvorgang
eine bestimmte Länge.
Es ist nicht möglich,
eine Wendel in so minimalen Abmessungen zu wickeln, wie sie für die Elektronenemission
ausreichend wären,
wenn die Entladung beginnt.
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Erfindungsgemäß sind die
Wendeln teilweise im Quarzglas angeordnet. Diese Maßnahme erhöht die Temperatur
der oben beschriebenen Bereiche, und außerdem kann das vorstehend
beschriebene, unerwünschte
Eindringen der eingefüllten
Metalle vorteilhaft verhindert werden.
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In
der erfindungsgemäßen Hochdruck-Entladungslampe
kann die Gesamtlänge
der Entladungsröhre
ohne Veränderung
der Entladungs-Länge
der Elektroden verkürzt
werden, indem die hermetisch abschließenden Teile an den beiden
Enden der Entladungsröhre
im Wesentlichen rechtwinklig umgebogen werden. Außerdem wird
durch das Umbiegen der Elektroden-Endteile eine vorteilhafte Entladung ermöglicht.
Darüber
hinaus kann erfindungsgemäß ein unerwünschtes
Eindringen der eingefüllten
Emissionsmetalle in die hermetisch abschließenden Teile verhindert werden,
indem die Wendeln, mit welchen die Elektroden umwickelt sind, teilweise
in den hermetisch abschließenden
Teile angeordnet werden.
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Obwohl
nur eine einzige erfindungsgemäße Ausführungsform
gezeigt und beschrieben wurde, ist es selbstverständlich,
dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern auf zahlreiche Änderungen und
Abwandlungen anwendbar ist, die dem Fachmann bekannt sind. Daher
ist die Erfindung nicht auf die hier gezeigten und beschriebenen
Details beschränkt,
sondern schließt
alle solchen Änderungen und
Abwandlungen ein, wie sie der Gegenstand der beigefügten Ansprüche umfasst.