JP5268949B2 - 放電ランプ、および放電ランプの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放電容器を有する放電ランプ、とりわけ高圧放電ランプに関するものである。放電容器は少なくとも１つのバルブネックを有し、このバルブネックには、放電空間に伸長する、電極用の保持ロッドと、少なくとも１つの電流担体エレメントが配置された支持部材と、前記保持ロッドを包囲する支持エレメントと、前記電流担体エレメントを備える前記支持部材を包囲するパイプとがシーリングインされている。さらに本発明は、この種の放電ランプの製造方法にも関する。

高圧放電ランプ、とりわけ水銀蒸気ランプ（ＨＢＯランプ）は、例えば半導体産業またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ)パネルの製造の際に使用される。高圧放電ランプは高い作動圧と高い電力により駆動され、これにより放射されるＵＶ（紫外線）ビームの所要の出力が最適化される。

ランプの電力が増大するにつれ、熱的理由からランプの大きさ、とりわけ長さと直径も増大する。使用される電極の大きさとその質量も同様に上昇する。さらに電極を放電容器に保持するために使用される保持ロッドが長くなる。

図１には、従来技術から公知の高圧放電ランプ１が概略的に示されている。高圧放電ランプ１は放電容器２を有する。放電容器は水晶ガラスからワンピースで作製されており、膨らんだ中央部分を有する。この中央部分には反対方向に対向して２つのバルブネック２１と２２が形成されている。中央が卵形の部分領域２３と、これに続く両側のバルブネック２１と２２を有する放電容器２全体は水晶ガラスから作製される。放電容器２の卵形中央部分領域２３の内側には放電空間３が形成されている。この放電空間にはカソード４とアノード５が伸長している。カソード４は保持ロッド６に固定されており、保持ロッドは例えばタングステンから作製することができる。この保持ロッド６は領域的に放電空間３とバルブネック２１に伸長している。保持ロッド６は放電容器３の方向に先細に構成された支持ロール７により包囲されている。支持ロール７の、放電容器３とは反対の側には皿８が配置されている。この皿も同様にモリブデンから作製され、水晶ロッド１０の外套面に配置されたシートシステム９と接続されている。シートシステム９は複数のシートストリップを有する。このシートストリップはモリブデンから作製され、カソード４への電流供給に用いられる。水晶ロッド１０の対向する端面には別の皿１１が配置されている。この別の皿も同様にシートシステム９と接続されており、さらに別のロッド状電流供給部１２と接続している。支持ロール７，２つの皿８と１１，シートシステム９および水晶ロッド１０は、パイプ状に構成されたバルブネック２１に気密に溶封されている。

相応にしてアノード５は、詳細に図示しない保持ロッドに配置されており、この保持ロッドも放電空間３およびバルブネック２２に伸長している。バルブネック２１のカソード４領域に形成されたコンポーネントの別の配置および形状を、バルブネック２２に設けることもできる。

バルブネック２１の元はパイプ状の水晶ガラスは、放電容器２の膨らんだ中央部分に領域２ａで合流している。また元はパイプ状のバルブネック２２は領域２ｂで放電容器２の中央部分に合流している。

ランプの大きさ、とりわけ使用される電極とその質量が増大するため、この高圧放電ランプは衝撃負荷に対して比較的脆弱である。このような衝撃負荷は、比較的強い短時間の力作用の際に、例えば輸送時に発生し得る。この場合、水晶ガラスの破損はとりわけ皿８の領域に発生する。さらに作動圧が高いため、高い張力が水晶ガラスに、とりわけ皿８の近傍のパッキン領域に発生する。このことも高圧放電ランプ１の破損を引き起こす。

JP 2005243484 Aから、水晶ロッドにシートシステムが取り付けられており、このシートシステムが水晶ロッドの両側に設けられた皿と接続された放電ランプが公知である。この構成体は次に水晶パイプに取り付けられる。このシステム全体は、シートシステム、皿、および水晶ガラスパイプを備える水晶ロッドを有しており、放電容器のバルブネックの内側に取り付けられ、そこにシーリングインされる。

この手段によっても、高圧放電ランプの寸法が比較的に大きい場合には、皿および/または支持エレメントの領域における破損安定性を格段に改善することはできない。さらに製造および気密なシーリングインが面倒である。

ランプの電力が増大すると、熱的理由からこのランプの長さ、ひいては電流担体シートの長さも増大する。この電流担体シートは、バブルネック内部の水晶ロッドに配置されている。ランプのパッキン領域では、モリブデンシート水晶ガラスに溶融されている。モリブデンの膨張係数は水晶ガラスの膨張係数より高いから、パッキンシートはシーリングインプロセスの際に水晶ガラスよりも大きく伸長する。ソートは反り返る。水晶ガラスをシートに取り付ける際に中空空間が発生し得る。このことにより製造プロセスでシートが水晶ガラスに十分に付着せず、ひいてはシートの隆起、ひび割れを引き起こす。さらにパッキンシートが大きく膨張すると、まだ溶融されていない電極システムが比較的不安定になる。シーリングインプロセスがこのことにより困難になり、時間が長く掛かるようになる。中空空間、シートの隆起、またはひび割れは製造時の欠陥品を増大させ、またランプ故障を引き起こす。同様にこのことは、ランプ寿命の低下を招く。

この問題は、水晶ガラス内径を電極システムと整合することによりわずかに改善することができるが、このことは制限的にしか実行可能ではない。しかし高出力ランプで必要な大きな電極直径では、この手段は非常に制限的にしか可能でない。なぜなら電極をシャフトパイプないしバルブネックを介して、バルブないしは放電容器に押し込まなければならないからである。とりわけ大きな電極直径を有するシートシステムが長い場合、プロセス案内のこの手段を実現するのは非常に困難であり、満足できる結果をもたらさない。さらにシーリングインプロセス中に、シートシステムを電極に対して軸方向に引っ張ることにより、または捻ることによりシステム長を膨張したシートの長さに適合することができる。しかしこのことも比較的面倒であり、まずまずの結果しか得られない。

JP 2005243484 A

本発明の課題は、放電ランプと放電ランプの製造方法を提供することである。この放電ランプないし製造方法では、電流担体エレメントないしパッキンエレメントのこの種の中空空間または隆起部、または材料のひび割れの発生を少なくとも低減することができるようにする。

この課題は、請求項１に記載されている特徴を備えた放電ランプおよび請求項１２に記載されている特徴を備えた方法によって解決される。

本発明の放電ランプはとりわけ高圧放電ランプ、例えばＨＢＯランプとして構成されている。この放電ランプは、少なくとも１つのバルブネックを備える放電容器を有する。このバルブネックには、放電容器の放電空間に伸長する、電極用の保持ロッドと、少なくとも１つの電流担体エレメントが配置された支持部材と、前記保持ロッドを包囲する支持エレメントと、前記支持部材を前記電流担体エレメントともに包囲するパイプとが溶融されている。したがって前記のコンポーネントは、バルブネックのシャフトパイプに配置され、これにより包囲される。支持部材を電流担体エレメントとともに少なくとも領域的に包囲するパイプも同様にバルブネックのシャフトパイプ内に配置され、支持エレメントを部分的に包囲する。この包囲する部分は、この支持エレメントの全長よりも小さい。

放電容器をバルブネックの領域でこのように構成することによって、電流担体エレメントに中空空間または隆起部が形成されること、またはいわゆるひび割れの発生を少なくとも低減することができる。とりわけシーリングインプロセスで、コンポーネントのこのような相互配置および寸法によって、前記問題の発生を少なくとも低減することができる。この種の放電ランプの製造時の欠陥品はこれにより格段に低減される。さらにこの種の放電ランプでの欠陥率を最小にし、ランプ寿命を高めることができる。

有利には支持エレメントは２．５ｍｍより長く、とりわけ３ｍｍより長くパイプから突き出ている。このパイプは、電流担体エレメントを備える支持エレメントを少なくとも領域的に包囲する。とりわけコンポーネントをバルブネックに溶融するプロセスの前に、この配置構成が取り付けられる。

有利にはパイプは水晶パイプとして構成されており、特別の寸法によってシーリングインプロセスの際に電流担体エレメントに中空空間または隆起部が形成されること、またはひび割れが発生することが阻止される。

電流担体エレメントはさらにパッキンエレメントとしても構成されており、有利にはシートストリップとして設計されている。これはとりわけモリブデンから作製することができる。有利には複数のこの種のシートが、水晶ロッドとして構成された支持部材の外側に配置されており、実質的に水晶ロッドの全長にわたって伸長している。

このパイプの内径は、とりわけ構成体ないしコンポーネントをバルブネックに溶融する前では電流担持エレメントを備える支持部材の外径よりも大きく、この外径＋３ｍｍより小さい。パイプのこの形状構成によって、とりわけシーリングインプロセスの前に支持部材を電流担持エレメントとともに理想的に取付け、はめ込むことができる。そしてシーリングインプロセスでは最適に安定性が達成される。さらにこの形状構成によってシーリングインプロセスの際に、電流担持エレメントおよびパッキンエレメントをパイプの水晶ロッドにより良好に取り付けることができる。電流担体エレメントとパッキンエレメントのシステム、とりわけシートシステムと、バルブネックのシャフトパイプの内径との間に、取り付けるべき電極、とりわけアノードの大きさのため生じる口径差が緩和される。

有利にはパイプの壁厚は１．８ｍｍから４．５ｍｍの間、とりわけ２ｍｍから４ｍｍの間である。

この寸法構成によって溶融の品質がさらに向上する。

支持部材と電流担持エレメントを少なくとも領域的に包囲するパイプのこの特別の寸法構成によって、バルブネックにおけるパッキン領域の破裂強さをさらに高めることができ、これによりランプ寿命も延長される。

有利にはパイプは支持部材およびこれに配置された電流担持エレメントを、支持部材の全長よりも小さい部分長にわたって包囲する。支持エレメントと支持部材およびこれに配置された電流担持エレメントは、バルブネックの長手方向で見て、順次配置されている。したがってパイプは有利には支持エレメントも、電流担持エレメントを備える支持部材もそれぞれ少なくとも領域的に包囲する。したがって支持エレメントと、シートシステムを備える支持部材との間の移行領域でも、中空空間、シート隆起部等の発生が効果的に阻止される。

有利には支持エレメントは第1の部分エレメントを有し、第1の部分エレメントは少なくとも一箇所で、支持エレメントに向いた方の内側におけるパイプの内径よりも大きい外径を有する。このことにより、この第１の部分エレメントは擬似的にパイプに対するストッパとして用いることができ、コンポーネントの正確な位置決めを溶融の前に保証することができる。さらにパイプがずれて外れることが、この部分エレメントにより形成されたエッジによって阻止される。これにより個々の部分コンポーネントが相互に正確に安定して配置されることが保証される。

有利には第１の部分エレメントは少なくとも一箇所で、支持エレメントに向いた側のパイプの外径より大きいかまたは等しい外径を有する。この構成によって上記の利点がさらに改善される。

有利には支持エレメントは、円錐台状の第１の部分エレメントと、シリンダ状の第２の部分エレメントを有する。有利にはシリンダ状の第２の部分エレメントは、電流担持エレメントを備える支持部材の外径に相応する外径を有する。この構成によってパイプを、支持エレメントの第２の部分エレメントと電流担持エレメントを備える支持部材を中心に目的どおり安価に取り付けることができる。これにより、支持エレメントの第２の部分エレメント、これに続く皿、そしてさらにこれに続く支持部材と、それに配置された電流担持エレメントとの移行部をほぼ面一にすることができる。

有利には支持エレメントの第１の部分エレメントと、これに続く第２の部分エレメントとの移行部は段付けて構成されている。この種の離散的ステップによって支持エレメントを後部切り口のように構成することができる。これによりパイプに対するストッパが形成され、さらにその長さにわたってパイプが支持エレメントを包囲することができる。そしてその長さを目的の位置に正確に維持することができる。

有利には第２の支持エレメントの外径は、支持エレメントに向いた側のパイプの端部側ではパイプの内径よりも小さい。

有利にはパイプは支持エレメントを最大で第２の部分エレメントの長さにわたって包囲する。

本発明の別の側面は、放電ランプの製造方法に関するものである。この製造方法では、放電容器が少なくとも１つのバルブネックを有し、このバルブネックには、放電空間に伸長する、電極用の保持ロッドと、少なくとも１つの電流担体エレメントが配置された支持部材と、前記保持ロッドを包囲する支持エレメントと、前記支持部材を前記電流担体エレメントともに包囲するパイプとがシーリングインされている。パイプは、支持エレメントの全長よりも短い部分長にわたってこの支持エレメントを包囲するように溶融される。パイプのこの構成と寸法によってとりわけシーリングインプロセスでは、中空空間の形成、シートシステムの電流担体エレメントの隆起、ならびにひび割れの発生が少なくとも格段に低減される。

有利には支持エレメントはシーリングインの前に、２．５ｍｍより長く、とりわけ３ｍｍより長くパイプから引き出される。支持エレメントのこの伸長部は、電極に向いた側に形成される。

パイプは有利にはシーリングインの前に、電流担持エレメントを備える支持部材の外径よりも大きく、かつその外径＋３ｍｍより小さく作製される。

パイプのこの特別な寸法によって、密閉のために形成された電流担体エレメント、とりわけモリブデンシートシステムもシーリングインプロセスの際に安定し、皿に良好にパイプの水晶ガラスに取り付けることができる。シートシステムの直径とバルブネックのシャフトパイプの内径との間の口径差は、放電容器に取り付けるべき電極により生じるものであるが、この口径差を緩和することができる。これによりシーリングインの品質が格段に向上する。

本発明による放電ランプの有利な実施形態は本発明による方法の有利な実施形態と見なすことができる。

以下では、本発明の実施例を概略図に基づいて詳しく説明する。

従来技術から公知の高圧放電ランプの断面図である。 本発明による放電ランプの部分領域の断面図である。 別の実施例による本発明の放電ランプの部分領域の断面図である。

図２には、本発明の放電ランプ１’の部分領域が概略的断面図で示されている。この放電ランプは高圧放電ランプとして構成されている。基本的にこの放電ランプ１’は図1の構成にしたがい実現される。しかしこれとの重大な相違は、この放電ランプ１’がバルブネック２１の領域に図２の構成を有することである。図２に示されたバルブネック21の領域の構成は、バルブネック２２の領域でも同じように実現される。例としてバルブネック２１の構成を詳細に説明する。

バルブネック２１は領域２ａで、放電容器２の中央部分ないし卵形に成型された部分領域２３に移行する。このバルブネック２１のシャフトパイプ内には、保持ロッド６、水晶ガラス製の支持ロール７として構成された支持エレメント、これに続く皿８、および長手軸方向Ａでこの皿８に続く支持部材が配置されている。支持部材はシリンダ状の水晶ロッド１０として構成されている。この水晶ロッドは、一方で保持ロッド６を収容するための孔部を有し、他方でロッド状の電流供給部１２を終了するための孔部を有する。水晶ロッド１０の外側には、多数の電流担体エレメントが配置されている。この電流担体エレメントは付加的に密閉機能を有する。電流担体エレメントはモリブデンシートストリップ９として構成されており、水晶ロッド１０の全長にわたって伸長している。

さらにバルブネック２１の内部には、水晶ガラス製のパイプ１３が配置されている。このパイプ１３は、支持ロール７と、シートストリップ９を備える水晶ロッド１０を領域的に包囲する。

図2には、後で行われるシーリングインプロセスの前のバルブネック２１内部に配置されたコンポーネントが示されている。支持ロール７が第１の部分エレメント７１と第２の部分エレメント７２を有することが分かる。第１の部分エレメント７１は円錐台状に構成されており、これに直接続いてシリンダ状の第２の支持エレメント７２が配置されている。支持ロール７は貫通した孔部を有し、この孔部には保持ロッド６が案内されている。

図２に示した実施例によれば、第１の部分エレメント７１と第２の部分エレメント７２との間の移行部７３はステップ状に形成されている。第２の部分エレメント７２の外径は、第２の部分エレメント７２に向いた側の端部７１ａにおける第１の部分エレメント７１の外径よりも小さい。

実施例では、この端部７１ａにおける外径は、第１の部分エレメント７１に向いた側の端部１３ａにおけるパイプ１３の外径ｄａよりもわずかに大きい。

パイプ１３の内径ｄｉは、配置されたシートストライプ９を有する水晶ロッド１０の外径よりも大きい。しかしこの内径ｄｉは、配置されたシートストライプ９を有する水晶ロッド１０の外径＋３ｍｍよりも小さい。このことは、パイプ１３を簡単に手間を掛けずに空隙を以て、シートストライプ９を備える水晶ロッド１０に押し込むことができ、それでもなお後で行う溶融の際にわずかな空隙が得られ、中空空間のない溶融が保証されることを意味する。

実施例では、第２の部分エレメント７２の外径は、皿８の外径、および配置されたシートストライプ９を備える水晶ロッド１０の外径に相応する。

パイプ１３の壁厚ｄｗは有利には２ｍｍと４ｍｍの間である。

これは実施例では、バルブネック２１のシャフトパイプの壁厚よりも小さい。

バルブネック２１のシャフトパイプの内径Ｄｉは、有利にはアノード５の直径よりも約１ｍｍだけ大きい。

配置されたシートストライプ９を備える水晶ロッド１０の直径Ｄｓは、有利には１７ｍｍと３０ｍｍの間である。

支持ロール７は全長Ｌを有し、これは１７ｍｍと２８ｍｍの間とすることができる。第１の部分エレメント７１の長さＬ１は実施例では、第２の部分エレメント７２の長さＬ２よりも大きい。図示の実施例でパイプ１３は支持ロール７を第２の部分エレメント７２の内部でだけ、長さＬ３にわたって包囲する。図示のように、パイプ１３の前方端部１３ａは第１の部分エレメント７１に対して間隔を有している。したがってパイプ１３のこの第１の端１３ａは、長さＬ４にわたって支持ロール７の前方端部７１ｂに対して離間している。

第１の部分エレメント７１に向いた側のパイプ１３の端部１３ａが、移行部７３により形成されるストッパに直接当接することもできる。

パイプ１３は、シートストライプ９を備える水晶ロッド１０を長さＬ５にわたって包囲する。この長さＬ５は、シートシステムないし電流担体エレメント９を備える水晶ロッド１０の全長Ｌ６よりも小さい。

長さＬ６は、有利には４０ｍｍと８０ｍｍの間である。

パイプ１３は長さＬ７を有する。この長さＬ７は有利には２０ｍｍと９０ｍｍの間とすることができる。

長さＬ４は、３ｍｍより長く、全長Ｌより小さい。

同様にパイプ１３は、水晶ロッド１０と、これに配置されたシートストライプ９を全長Ｌ６にわたって、とりわけ皿１１の長さにわたって包囲することもできる。

図３には、別の実施例による本発明の放電ランプ１’の部分領域の断面が示されている。図２の構成とは異なりここでは、支持ロール７も同様に円錐体に構成されており、ないしは円錐台形状であるが、パイプ１３に向いた側はパイプ１３の内径Ｄｉよりも小さい外径により構成されている。

Claims (12)

1. 放電容器（２）を有する放電ランプであって、
   前記放電容器（２）は少なくとも１つのバルブネック（２１，２２）を有し、
   該バルブネックには、放電空間（３）に伸長する、電極（４，５）用の保持ロッド（６）と、少なくとも１つの電流担体エレメント（９）が配置された支持部材（１０）と、前記保持ロッド（６）を包囲する支持エレメント（７）と、前記電流担体エレメント（９）を備える前記支持部材（１０）を包囲するパイプ（１３）とがシーリングインされている形式の放電ランプにおいて、
   前記パイプ（１３）は前記支持エレメント（７）を、当該支持エレメント（７）の全長（Ｌ）より小さい部分長（Ｌ３）にわたって包囲し、
   前記支持エレメント（７）は、２．５ｍｍより大きい長さ（Ｌ４）で前記パイプ（１３）から突き出ている、
   ことを特徴とする放電ランプ。
2. 請求項１記載の放電ランプにおいて、
   前記パイプ（１３）の内径（ｄｉ）はシーリングインの前に、配置された前記電流担体エレメント（９）を備える前記支持部材（１０）の外径（Ｄｓ）よりも大きく、かつ該外径＋３ｍｍより小さい、ことを特徴とする放電ランプ。
3. 請求項１または２記載の放電ランプにおいて、
   前記パイプ（１３）の壁厚（ｄｗ）は１．８ｍｍから４．５ｍｍの間である、ことを特徴とする放電ランプ。
4. 請求項１から３までのいずれか一項記載の放電ランプにおいて、
   前記パイプ（１３）は前記支持部材（１０）およびこれに配置された前記電流担体エレメント（９）を、当該支持部材（１０）の全長（Ｌ６）よりも小さい部分長（Ｌ５）にわたって包囲する、ことを特徴とする放電ランプ。
5. 請求項１から４までのいずれか一項記載の放電ランプにおいて、
   前記支持エレメント（７）は第１の部分エレメント（７１）を有し、
   該第１の部分エレメントは少なくとも一箇所（７１ａ）で、前記支持エレメント（７）に向いた方の端部（１３ａ）における前記パイプ（１３）の内径（ｄｉ）よりも大きい外径を有する、ことを特徴とする放電ランプ。
6. 請求項５記載の放電ランプにおいて、
   前記第１の部分エレメント（７１）は少なくとも一箇所（７１ａ）で、前記支持エレメント（７）に向いた側の端部（１３ａ）における前記パイプ（１３）の外径（ｄａ）より大きいかまたは等しい外径を有する、ことを特徴とする放電ランプ。
7. 請求項１から６までのいずれか一項記載の放電ランプにおいて、
   前記支持エレメント（７）は、円錐台状の第１の部分エレメント（７１）と、シリンダ状の第２の部分エレメント（７２）を有する、ことを特徴とする放電ランプ。
8. 請求項７記載の放電ランプにおいて、
   前記第１の部分エレメント（７１）と、これに続く前記第２の部分エレメント（７２）との間の移行部（７３）は段付けて構成されている、ことを特徴とする放電ランプ。
9. 請求項７または８記載の放電ランプにおいて、
   前記第２の部分エレメント（７２）の外径は、前記支持エレメント（７）に向いた側の端部（１３ａ）における前記パイプ（１３）の内径（ｄｉ）よりも小さい、ことを特徴とする放電ランプ。
10. 請求項７から９までのいずれか一項記載の放電ランプにおいて、
    前記パイプ（１３）は前記支持エレメント（７）を最大で前記第２の部分エレメント（７２）の長さ（Ｌ２）にわたって包囲する、ことを特徴とする放電ランプ。
11. 放電ランプ（１’）の製造方法であって、
    少なくとも１つのバルブネック（２１，２２）を有する放電容器（２）が形成され、
    該バルブネック（２１，２２）には、電極（４，５）用の保持ロッド（６）と、少なくとも１つの電流担体エレメント（９）が配置された支持部材（１０）と、前記保持ロッド（６）を包囲する支持エレメント（７）と、前記電流担体エレメント（９）を備える前記支持部材（１０）を包囲するパイプ（１３）とがシーリングインされている
    形式の製造方法において、
    前記パイプ（１３）は前記支持エレメント（７）を、当該支持エレメント（７）の全長（Ｌ）より小さい部分長（Ｌ３）にわたって包囲するようにシーリングインされ、
    前記支持エレメント（７）はシーリングインの前に、２．５ｍｍより大きい長さ（Ｌ４）で前記パイプ（１３）から突き出るように配置される、ことを特徴とする製造方法。
12. 請求項１１記載の製造方法において、
    前記パイプ（１３）はシーリングインの前に、配置された前記電流担体エレメント（９）を備える前記支持部材（１０）の外径（Ｄｓ）よりも大きく、かつ該外径（Ｄｓ）＋３ｍｍより小さい内径（ｄｉ）で作製される、ことを特徴とする製造方法。

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