DE10356762B4

DE10356762B4 - Entladungslampe vom Kurzbogentyp

Info

Publication number: DE10356762B4
Application number: DE10356762A
Authority: DE
Inventors: Masaki Katou; Motohiro Sakai
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2023-12-05
Also published as: CA2452440A1; CN100334682C; CN1508837A; US20040119412A1; JP3938038B2; DE10356762A1; JP2004200009A; US7560865B2

Abstract

Entladungslampe vom Kurzbogentyp, welche umfasst: – eine Leuchtröhre (1), – hermetisch abschließende Röhren (2), welche an diese Leuchtröhre (1) angrenzen, sowie ein Paar Elektroden (3), welche in der Leuchtröhre (1) angeordnet sind, – Elektrodenstäbe (4), welche die Elektroden (1) abstützen, – Stützteile (7), welche jeweils aus einem Teil einer der hermetisch abschließenden Röhren (2) bestehen, – Haltezylinder (8), welche in jeweils einem der Stützteile (7) angeordnet und an dessen Innenseite angeschweißt sind und in welchen jeweils einer der Elektrodenstäbe (4) festgehalten wird, – ein Triggerbauteil (5), welches auf der Außenoberfläche der Stützteile (7) angeordnet ist, wobei das Material, aus dem die Stützteile (7) der jeweiligen hermetisch abschließenden Röhre (2) und/oder die Haltezylinder (8) bestehen, ein Metall oder eine metallische Verbindung zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp. Die Erfindung betrifft beispielsweise eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp, welche als Lichtquelle für einen Projektionsapparat verwendet wird, sowie eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp, die als Lichtquelle für eine Halbleiterbelichtung verwendet wird und in die Quecksilber eingefüllt ist.
Bei einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp, welche in den vorstehend beschriebenen Gebieten verwendet wird, sind herkömmlicherweise in einer Leuchtröhre große Elektroden angeordnet, um eine Temperaturerhöhung der Elektroden zu unterdrücken und eine Wärmeabnutzung der Elektroden zu verhindern. Ferner sind in hermetisch abschließenden Röhren, welche an die Leuchtröhre angrenzen, Elektrodenstäbe, welche die Elektroden abstützen, jeweils in einen zylindrischen Haltezylinder aus Glas eingesteckt, welcher dazu dient, das Maß des Zusammenziehens der jeweiligen hermetisch abschließenden Röhre zu verringern, und an die Innenseite der hermetisch abschließenden Röhre angeschweißt ist, um somit eine Beschädigung der hermetisch abschließenden Röhre zu verhindern.
Bei einer derartigen Lampe ist zur Verbesserung der Leuchteigenschaft ein Ende eines Triggerdrahtes auf eine der hermetisch abschließenden Röhren gewickelt. Das andere Ende dieses Triggerdrahtes ist entlang der Außenoberfläche der Leuchtröhre auf der anderen hermetisch abschließenden Röhre angeordnet.
Es gibt Fälle, in welchen der Triggerdraht an eine der Elektroden elektrisch angeschlossen wird. Es gibt andererseits Fälle, in denen der Triggerdraht an keine der Elektroden angeschlossen wird.
Eine übliche Technik, bei welcher die Art der Anordnung des Triggerdrahtes verbessert, eine Verringerung der Durchbruchspannung angestrebt und somit eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp unabhängig von der Art der Betriebsvorrichtung zuverlässig betrieben wird, ist in der JP 02-199 766 A (Patentdruckschrift 1) sowie der JP 02-210 750 A (Patentdruckschrift 2) offenbart.
Auf dem Gebiet der Halbleiterbelichtung besteht in letzter Zeit ein Bedarf an einer Lampe mit einer noch größeren Strahlungsintensität der UV-Strahlung, um eine Erhöhung des Durchsatzes beim Belichtungsvorgang zu erzielen. Ferner besteht im Bereich der Bilddarstellung ein Bedarf an einer noch größeren Lampe, um eine Vergrößerung der Beleuchtungsintensität der Bildfläche zu erzielen. Hierbei besteht die Tendenz, dass die Lampeneingangsleistung größer wird.
Bei einer derartigen Lampe wird deshalb der Abstand zwischen den Elektroden groß, und auch der Einfüllgasdruck ist hoch.
Der Grund für die Vergrößerung des Abstandes zwischen den Elektroden liegt in folgendem:
Im Fall eines kleinen Abstandes zwischen den Elektroden tritt das Phänomen auf, dass durch Wärme die Elektrodenspitzen anfangen zu schmelzen. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, den Abstand zwischen den Elektroden zu vergrößern.
Der Grund für die Erhöhung des Einfüllgasdrucks liegt bei einer Lampe für eine Halbleiterbelichtung in einer Vergrößerung der Strahlungsintensität der UV-Strahlung. Man verwendet hierfür ein Mittel zur Erhöhung des Drucks des Puffergases wie Argon, Krypton, Xenon oder dergleichen. Bei einer Lampe für die Bilddarstellung wird ein Mittel zur Vergrößerung der Menge des einzufüllenden Xenongases verwendet, um den Lichtaustritt zu erhöhen, wodurch der Einfüllgasdruck hoch wird.
Bei diesen Lampen erhalten die Elektroden eine große Form (insbesondere bezüglich des Außendurchmessers des Rumpfs der jeweiligen Elektrode), und der Innendurchmesser der hermetisch abschließenden Röhre wird groß. Es besteht deshalb die Tendenz, dass man die Dicke des Haltezylinders vergrößert, um zu vermeiden, dass das Maß des Zusammenziehens der hermetisch abschließenden Röhre sich vergrößert.
Wenn sich jedoch die Lampenanordnung in der vorstehend beschriebenen Weise verändert, kann man die Lampe nicht betreiben, ohne die Durchbruchspannung zu erhöhen. Wenn man jedoch die Durchbruchspannung vergrößert, wird das Maß des Spannungsstoßes, welcher zur Stromquelle zurückkehrt, das heißt, das so genannte Rauschen, vergrößert. Dadurch tritt der Nachteil auf, dass die Stromquelle zerstört wird oder dass die Anordnung der Schaltung zur Verhinderung der Zerstörung der Stromquelle kompliziert wird. Das heißt, es tritt der Nachteil auf, dass sich die Betriebseigenschaften der Lampe verschlechtern.
US 4 481 443 A offenbart eine Kurzbogenentladungslampe, die dazu geeignet ist, mit Gas bis hin zu hohen Drücken befüllt zu werden. Ein Bereich der Lampeneinhüllenden, welche den Entladungsraum umgibt, grenzt an stutzenartige Bereiche der Lampeneinhüllenden an. Ein Elektrodenanschluss erstreckt sich durch jeden der halsförmigen Bereiche hin zu einer Elektrode, die sich in dem Entladungsraum befindet. Für Stützzwecke ist der Elektrodenanschluss mit einem Quarzglaszylinder umgeben. Dieser Quarzglaszylinder ist zwischen einem gewundenen Wolframdraht, welcher den Anschluss einklemmt bzw. sich um diesen herumwindet, und einem Abgrenzungselement gesichert. US 4 481 443 A offenbart keinerlei Triggerelemente und offenbart keinerlei Dotierung des Quarzglaszylinders.
EP 1 043 754 A1 verfolgt die Zielsetzung eine Lampenversiegelung bereitzustellen, die das Brechen eines Werkstoffes mit Gradientenmaterial während des Herstellungsprozesses verhindert. Ein solcher Werkstoff mit Gradientenmaterial wird mit verschiedenen Lagen bereitgestellt, wobei eine Lage aus nichtleitendem Material und Lagen aus nichtleitenden und leitenden Komponenten bereitgestellt werden. Die nichtleitenden Komponenten können Kieselglas und Quarz beinhalten, die leitenden Komponenten können z. B. Molybdänium, Nickel, Wolfram etc. beinhalten. Weitere Charakteristika einer Lampe, die mit der offenbarten Lampenversiegelung versehen ist, werden in dem Dokument nicht offenbart. Insbesondere werden keine Triggerelektroden offenbart. Es wird nicht erwähnt, dass Materialeigenschaften des Werkstoffes mit Gradientenmaterial irgendeinen Einfluss auf die Dielektrizitätskonstante und eine herabgesetzte Durchbruchspannung bei der Zündung der Lampe besitzen.
Die US 5 723 944 A offenbart eine Metall-Halogen-Kurzbogenlampe mit einem Triggerdraht. Ein Ende des Triggerdrahtes ist mit dem externen Anschluss auf der Kathodenseite verbunden. Das andere Ende des Triggerdrahtes ist mit dem hermetisch versiegelten Bereich der Anodenseite verbunden. Das Dokument offenbart des Weiteren einen Zusammenhang zwischen der Form der verwendeten Elektroden und dem verwendeten Betriebsstrom der Lampe.
Die DE 42 30 817 A1 offenbart eine Metallhalogenid-Entladungslampe. Der Außenkolben 2, der das Entladungsgefäß umgibt, ist dabei mit Cer dotiert. In einem weiteren Beispiel ist das Entladungsgefäß selbst dotiert. Die Zielsetzung der Druckschrift ist es, bei einer Metallhalogenid-Entladungslampe den UV-Anteil der Strahlung unterhalb 350 nm vollständig zu absorbieren, ohne dabei die bei diesem Lampentyp besonders wesentlichen Eigenschaften der guten Farbwiedergabe und hohen Farbtemperatur negativ zu beeinflussen. Des Weiteren wird in der Druckschrift darauf hingewiesen, dass, wenn das Entladungsgefäß selbst mit Cer dotiert ist, die Dotierung eher gering zu wählen ist, da die thermische Belastbarkeit des Quarzglases mit zunehmender Dotierung abnehme und unter Umständen die Lebensdauer der Lampe sonst beeinträchtigt würde.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp anzugeben, welche auch bei einem großen Abstand zwischen den Elektroden und einem hohen Einfüllgasdruck, wie vorstehend beschrieben wurde, bei einer niedrigen Durchbruchspannung zuverlässig betrieben werden kann und bei welcher die Betriebseigenschaften der Lampe verbessert werden.
Bei einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp, welche umfasst:

– eine Leuchtröhre;
– hermetisch abschließende Röhren, welche an diese Leuchtröhre angrenzen, sowie
– ein Paar Elektroden, welche in der Leuchtröhre angeordnet sind,
– Elektrodenstäbe, welche die Elektroden abstützen,
– Stützteile, welche jeweils aus einem Teil einer der hermetisch abschließenden Röhren bestehen,
– Haltezylinder, welche in jeweils einem der Stützteile angeordnet und an dessen Innenseite angeschweißt sind und in welchen jeweils einer der Elektrodenstäbe festgehalten wird,
– ein Triggerbauteil, welches auf der Außenoberfläche der Stützteile angeordnet ist,

Bevorzugt handelt es sich bei der vorstehend beschriebenen metallischen Verbindung um eine Titanverbindung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben. Es zeigen:
1 eine Querschnittsdarstellung eines Beispiels für eine Anordnung einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp;
2 eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Anordnung einer erfindungsgemäßen Entladungslampe vom Kurzbogentyp;
3 eine Querschnittsdarstellung des Querschnittes entsprechend der Linie A-A gemäß 2 in einer vergrößerten Darstellung;
4 eine schematische Darstellung, welche die in 3 gezeigte Querschnittsdarstellung als äquivalenten Kondensator darstellt;
5 eine Tabelle der Vergleichsergebnisse der relativen Dielektrizitätskonstanten und der Durchbruchspannungen in der hermetisch abschließenden Röhre und im Haltezylinder bei herkömmlichen Entladungslampen vom Kurzbogentyp, bei welchen sowohl die hermetisch abschließenden Röhren als auch die Haltezylinder aus Quarzglas bestehen, sowie bei erfindungsgemäßen Entladungslampen vom Kurzbogentyp, bei denen in die hermetisch abschließenden Röhren und die Haltezylinder Titanoxid eingemischt wurde, wobei die Lampen jeweils unterschiedliche Eingangsleistungen aufweisen;
6(a) bis (d) jeweils eine schematische Darstellung der Herstellungsmethode eines Messexemplars zur Messung der relativen Dielektrizitätskonstante;
7 eine schematische Darstellung eines Anordnungsverfahrens, welches sich von dem Verfahren zur Anordnung eines Triggerbauteils der in 2 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp unterscheidet;
8 eine schematische Darstellung eines weiteren Anordnungsverfahrens, welches sich von dem Verfahren zur Anordnung eines Triggerbauteils der in 2 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp unterscheidet, und
9 eine schematische Darstellung eines weiteren Anordnungsverfahrens, welches sich von dem Verfahren zur Anordnung eines Triggerbauteils der in 2 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp unterscheidet.
1 ist eine Querschnittsdarstellung eines Beispiels für eine Anordnung einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp. An eine Leuchtröhre 1 grenzen hermetisch abschließende Röhren 2 an. Ein Paar Elektroden 3 sind in der Leuchtröhre 1 angeordnet. Die Elektroden 3 werden durch Elektrodenstäbe 4 abgestützt. Auf den Außenoberflächen der hermetisch abschließenden Röhren 2 ist ein Triggerbauteil wie ein Triggerdraht oder dergleichen angeordnet. Außerdem weist die Entladungslampe Sockel 6 und Stützteile 7 auf. Die Stützteile 7 bestehen jeweils aus einem Teil einer der hermetisch abschließenden Röhren 2, die in diesem Bereich zusammengezogen (in ihrem Durchmesser verkleinert) sind. Durch die Innenseite der jeweiligen zusammengezogenen hermetisch abschließenden Röhre 2 wird der Elektrodenstab 4 festgehalten. In den Stützteil 7 dieser hermetisch abschließenden Röhre 2 wird zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante dieses Bereiches ein Metall oder eine metallische Verbindung eingemischt.
Die Leuchtröhre 1 und die hermetisch abschließenden Röhren 2 bestehen aus Quarzglas und sind miteinander einteilig gebildet. In 1 stellt die Elektrode 3 auf der linken Seite eine Kathode dar. Der Spitzenbereich des Elektrodenstabs 4 fungiert als Elektrode 3, welche die Kathode ist. Wie in 1 gezeigt, wird der Elektrodenstab 4 durch die Innenseite des Stützteils 7 der zusammengezogenen hermetisch abschließenden Rohre 2 festgehalten. Bei diesem Beispiel wird eine Anordnung des Triggerbauteils vorgenommen, bei welcher ein Ende des Triggerbauteils 5 an einen der Sockel 6 angeschlossen ist und bei welcher ein Teil der hermetisch abschließenden Röhre 2 mit dem anderen Ende des Triggerbauteils 5 umwickelt ist.
2 ist eine Querschnittsdarstellung eines von 1 sich unterscheidenden Ausführungsbeispiels der Anordnung einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp. in der Darstellung bezeichnet ein Bezugszeichen 8 einen Haltezylinder, welcher aus einem Glaszylinder besteht, der an die Innenseite des Stützteils 7 der hermetisch abschließenden Röhre 2 angeschweißt ist und welcher dadurch den Elektrodenstab 4 festhält, dass dieser innen eingesteckt wird. Bei der Entladungslampe vom Kurzbogentyp bei diesem Ausführungsbeispiel ist in den Stützteil 7 und den Haltezylinder 8 der hermetisch abschließenden Röhre 2 ein Metall oder eine metallische Verbindung zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante des Stützteils 7 und des Haltezylinders 8 der hermetisch abschließenden Röhre 2 eingemischt, oder in den Stützteil 7 oder den Haltezylinder 8 der hermetisch abschließenden Röhre 2 ist ein Metall oder eine metallische Verbindung zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante des Stützteils 7 oder des Haltezylinders 8 der hermetisch abschließenden Röhre 2 eingemischt. Die sonstigen Bauteile entsprechen den in 1 gezeigten Bauteilen mit denselben Bezugszeichen und werden deshalb nicht weiter beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, unterscheidet sich die Entladungslampe vom Kurzbogentyp bei diesem Ausführungsbeispiel von der in 1 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp dadurch, dass der Elektrodenstab 4 vom Haltezylinder 8 festgehalten wird, welcher auf der Innenseite des Stützteils 7 der hermetisch abschließenden Röhre 2 angeordnet ist, während bei der in 1 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp der Elektrodenstab 4 von der Innenseite des Stützteils 7 der hermetisch abschließenden Röhre 2 festgehalten wird.
Nachfolgend wird anhand von 3 und 4 der Grund dafür, dass die Durchbruchspannung der Entladungslampe vom Kurzbogentyp verringert werden kann, anhand des Beispiels der in 2 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp beschrieben, bei welcher in den Stützteil 7 und den Haltezylinder 8 der hermetisch abschließenden Röhre 2 Metall oder eine metallische Verbindung eingemischt wurde.
3 ist eine Querschnittsdarstellung des der Linie A-A gemäß 2 entsprechenden Querschnittes in einer vergrößerten Darstellung. In der Darstellung bezeichnet ein Bezugszeichen 9 einen Spalt zwischen dem Haltezylinder 8 und dem Elektrodenstab 4, ein Bezugszeichen d₁ einen Abstand zwischen dem Triggerbauteil 5 und dem Spalt 9, bei welchem die Dicke der hermetisch abschließenden Röhre 2 und die Dicke des Haltezylinders 8 addiert sind, sowie ein Bezugszeichen d_o die Breite des Spaltes 9. Die sonstigen Bezugszeichen entsprechen den in 2 gezeigten Bauteilen mit denselben Bezugszeichen.
Wie in 3 gezeigt, wird im Stützteil 7 der hermetisch abschließenden Röhre 2 dadurch ein Kondensator gebildet, dass der Elektrodenstab 4 und das Triggerbauteil 5 die beiden Elektroden bilden und dass zwischen diesen der Stützteil 7 der hermetisch abschließenden Röhre 2 und der Haltezylinder 8 sowie der Spalt 9 vorhanden sind.
4 ist eine schematische Darstellung, welche die in 3 gezeigte Querschnittsdarstellung als äquivalenten Kondensator darstellt. Hierbei gilt folgendes, wenn die elektrostatische Kapazität des Quarzglases des Stützteils 7 der hermetisch abschließenden Röhre 2 sowie des Haltezylinders 8 mit C₁, die Dielektrizitätskonstante des Quarzglases des Stützteils 7 der hermetisch abschließenden Röhre 2 sowie des Haltezylinders 8 mit ε₁, die elektrostatische Kapazität des Spaltes 9 mit C_o, die Dielektrizitätskonstante beim Spalt 9 mit ε_o, die Elektrodenfläche mit S, die Potentialdifferenz, welche zwischen dem Elektrodenstab 4 und dem Triggerbauteil 5 angelegt wird, mit V, die Potentialdifferenz im Spalt 9 mit V_o und die Feldstärke im Spalt 9 mit E_o bezeichnet werden: C₁ = ε₁·S/d₁, C_o = ε_o·S/d_o
Es gilt außerdem: E_o = V_o/d_o = (V/d_o)·(1/C_o)/(1/C_o + 1/C₁) = (V/d_o)·(d_o·S)/(d_o/ε_o·S + d₁/ε₁·S) = V/(d_o + d₁·ε_o/ε₁)
Hierbei ist eine Verbesserung der Betriebseigenschaften der Lampe mit einer Erleichterung des Veranlassens eines Isolationsdurchschlags beim Spalt 9 identisch. Das heißt, durch eine Vergrößerung der Feldstärke E_o beim Spalt 9 bei der vorstehend beschriebenen Formel kann ein Isolationsdurchschlag beim Spalt 9 leichter veranlasst werden.
Zur Vergrößerung der Feldstärke E_o bei der vorstehend beschriebenen Formel geht man folgendermaßen vor: Entweder

– man verkleinert den Abstand d_o des Spaltes 9 zwischen dem Elektrodenstab 4 und der Innenseite des Haltezylinders 8, oder
– man verkleinert den Abstand d₁ als Summe der Dicke der hermetisch abschließenden Röhre 2 und der Dicke des Haltezylinders 8, oder
– man vergrößert die Dielektrizitätskonstante ε₁ beim Quarzglas der hermetisch abschließenden Röhre 2 und des Haltezylinders 8.

In diesem Fall bedeutet eine Verkleinerung des Abstandes d_o eine Verkleinerung des Abstandes zwischen dem Elektrodenstab 4 und der Innenseite des Haltezylinders 8. Man kann jedoch im Hinblick auf die Herstellung diesen Abstand nicht kleiner/gleich einem bestimmten Abstand machen. Ferner bedeutet eine Verkleinerung des Abstandes d₁ eine Verkleinerung der gesamten Dicke als Summe der Dicke der hermetisch abschließenden Röhre 2 und der Dicke des Haltezylinders 8. Wenn man diese Dicke verkleinert, hat man jedoch den Nachteil, dass die Stärke der hermetisch abschließenden Röhre 2 sich verringert.
Es wird deshalb ersichtlich, dass eine Vergrößerung der Dielektrizitätskonstante ε₁ beim Quarzglas der hermetisch abschließenden Röhre 2 und des Haltezylinders 8 eine vorteilhafte Maßnahme ist.
Aus diesem Grund wird bei der in 1 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp zumindest in den Stützteil 7 (das Material, aus dem der Stützteil hergestellt ist) der hermetisch abschließenden Röhre 2 zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante beim Stützteil 7 der hermetisch abschließenden Röhre 2 Metall oder eine metallische Verbindung eingemischt. Ferner wird bei der in 2 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp zumindest in den Stützteil 7 und/oder in den Haltezylinder 8 der hermetisch abschließenden Röhre 2 Metall oder eine metallische Verbindung eingemischt, um die Dielektrizitätskonstante beim Stützteil 7 und/oder dem Haltezylinder 8 der hermetisch abschließenden Röhre 2 zu erhöhen. Konkret wurde als einzumischende metallische Verbindung Titanoxid (TiO₂) als Metallverbindung verwendet.
5 ist eine Tabelle der Vergleichsergebnisse der relativen Dielektrizitätskonstante und der Durchbruchspannung in der hermetisch abschließenden Röhre und in dem Haltezylinder bei herkömmlichen Entladungslampen vom Kurzbogentyp, bei welchen sowohl die hermetisch abschließenden Röhren als auch die Haltezylinder aus Quarzglas bestehen, sowie bei erfindungsgemäßen Entladungslampen vom Kurzbogentyp, bei denen in die hermetisch abschließenden Röhren und die Haltezylinder Titanoxid eingemischt wurde, wobei die Lampen jeweils unterschiedliche Eingangsleistungen aufweisen.
Wie aus 5 ersichtlich, weisen alle erfindungsgemäßen Entladungslampen vom Kurzbogentyp größere Dielektrizitätskanstanten bei den hermetisch abschließenden Röhren und den Haltezylindern auf als die herkömmlichen Entladungslampen vom Kurzbogentyp. Bei allen Lampen mit unterschiedlichen Eingangsleistungen weist die jeweilige erfindungsgemäße Entladungslampe vom Kurzbogentyp eine niedrigere Durchbruchspannung auf als die jeweilige herkömmliche Entladungslampe vom Kurzbogentyp.
Das heißt, bei der jeweiligen erfindungsgemäßen Entladungslampe vom Kurzbogentyp kann man auch bei einer niedrigen Durchbruchspannung die Lampe zuverlässig betreiben und somit die Betriebseigenschaften der Lampe verbessern.
Ferner wird aus 5 ersichtlich, dass die Verbesserung der Betriebseigenschaften der Lampe bei einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp bei größer/gleich 5 kW deutlich in Erscheinung tritt.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Messung der in 5 gezeigten relativen Dielektrizitätskonstante beschrieben.
Als erstes wird anhand von 6(a) bis (d) die Herstellungsmethode eines Messexemplares zur Messung der relativen Dielektrizitätskonstante beschrieben. Wie in 6(a) gezeigt wird, schneidet man bei einer herkömmlichen Entladungslampe vom Kurzbogentyp sowie bei einer erfindungsgemäßen Entladungslampe vom Kurzbogentyp eine Stelle (nachfolgend ”Glas” genannt) heraus, welche dem Stützteil 7 sowie dem Haltezylinder 8 der hermetisch abschließenden Röhre 2 der in 2 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp entspricht. Als nächstes entfernt man metallische Filme und dergleichen, welche auf den Elektrodenstab im herausgeschnittenen Glas sowie auf die Glasaußenfläche aufgetragen waren, wodurch ein Zustand nur des Glases erhalten wird.
Als nächstes stellt man, wie in 6(b) gezeigt wird, einen Metallstab bereit, dessen Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Glases ist und dessen Länge bei kleiner/gleich 1/2 der Glaslänge liegt. An diesem Metallstab wird ein Metalldraht angeschweißt, welcher als Klemme bei der Messung fungiert und welcher im Vergleich zum Metallstab äußerst dünn ist.
Als nächstes trägt man, wie in 6(c) gezeigt wird, einen metallischen Film mit derselben Breite wie der vorstehend beschriebene Metallstab auf den Außenumfang des Mittelbereiches des gemäß 6(a) hergestellten Glases auf.
Dann steckt man, wie in 6(d) gezeigt wird, den gemäß 6(b) hergestellten Metallstab in das gemäß 6(c) hergestellte Glas ein. Hierbei bringt man die Position des Metallstabes und die Position des metallischen Films im Außenumfang des Mittelbereiches des Glases zur Übereinstimmung. Damit ist ein Messexemplar fertig gestellt.
Als nächstes wurde zur Messung der elektrostatischen Kapazität des vorstehend beschriebenen Messexemplars zwischen dem metallischen Film, welcher auf den Glasaußenumfang aufgetragen wurde, und dem Metalldraht, der an den Metallstab angeschlossen ist, mit einem LCZ-Messgerät gemessen. Die Messung der elektrostatischen Kapazität erfolgte unter der Bedingung einer Frequenz von 1 kHz. Als LCZ-Messgerät wurde ein LCZ METER 2340 verwendet, welches von NF ELECTRONIC INSTRUMENTS hergestellt wurde.
Nachfolgend wird die Berechnung der relativen Dielektrizitätskonstante des Glases, welches das vorstehend beschriebene Messexemplar darstellt, aufgrund der gemessenen elektrostatischen Kapazität beschrieben.
Da man das Glas, welches das vorstehend beschriebene Messexemplar darstellt, als konzentrischen Zylinder betrachten kann, kann man die elektrostatische Kapazität des konzentrischen Zylinders pro Einheitslänge folgendermaßen ausdrücken, wenn der Abstand zwischen der Mitte dieses konzentrischen Zylinders und der Innenseite des Zylinders mit a, der Abstand zwischen der Mitte des konzentrischen Zylinders und der Außenseite des Zylinders mit b und die Dielektrizitätskonstante dieses Glases mit ε_q bezeichnet werden: C = 2πε_q/log₁₀b/a (F)
Daraus wird die Dielektrizitätskonstante ε_q (F/m) berechnet. Aus ε_q = ε₁ × ε₀ kann man unter Ausnutzung der Dielektrizitätskonstante im Vakuum ε_o = 8.85 × 10^–12 (F/m) ε_o die relative Dielektrizitätskonstante des Glases ε₁ berechnen.
Nachfolgend wird anhand von 7 bis 9 jeweils ein Anordnungsverfahren beschrieben, welches sich von dem Verfahren zur Anordnung eines Triggerbauteils der in 2 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp unterscheidet.
Bei der in 7 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp ist das Triggerbauteil 5 an keinen der Sockel 6 angeschlossen, sondern es ist einfach zwischen den hermetisch abschließenden Röhren 2 verlegt, und die beiden Enden sind um die Stützteile 7 der hermetisch abschließenden Röhren 2 gewickelt. In diesem Fall ist das Triggerbauteil 5 nicht an die Elektroden 3 elektrisch angeschlossen, sondern befindet sich in einem Schwebezustand. Bei dieser Lampe ist die Durchschlagsspannung zwischen den Elektroden nicht sehr hoch, sondern durch die Hochspannung aus dem Zünder wird ein Isolationsdurchschlag veranlasst. Ferner ist das Triggerbauteil 5 zur Verbesserung der Betriebseigenschaften angeordnet.
Bei der in 8 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp ist anders als bei der in 2 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp ein Ende des Triggerbauteils 5 an den Sockel 6 angeschlossen, welcher mit der Elektrode 3, der Kathode, verbunden ist, die auf der linken Seite in der Zeichnung darstellt ist. Ein derartiges Anordnungsverfahren wird vorgenommen, wenn im Zusammenhang mit der Stromquelle die Elektrode 3, welche die Kathode darstellt, eine Minus-Hochspannung aufweist,. In 2 weist die Elektrode 3, welche die Anode darstellt, eine Plus-Hochspannung auf, und das Triggerbauteil 5 ist an den Sockel 6 angeschlossen, welche mit der Elektrode 3 verbunden ist, die die Anode darstellt.
Bei der in 9 gezeigten Entladungslampe vom Kurzbogentyp ist auf der Oberfläche der hermetisch abschließenden Röhre 2 auf der linken Seite in der Zeichnung ein leitender metallischer Film 10 gebildet. An den Sockel 6 auf der linken Seite in der Zeichnung ist ein Ende eines Triggerbauteils 51 angeschlossen, welches von dem Triggerbauteil 5 verschieden ist. Das andere Ende des Triggerbauteils 51 ist um die Oberfläche des Stützteils 7 gewickelt. Das Triggerbauteil 5 ist zwischen den hermetisch abschließenden Röhren 2 verlegt, und die beiden Enden sind um die Stützteile 7 der hermetisch abschließenden Röhren 2 gewickelt. Das Triggerbauteil 5 und das Triggerbauteil 51 sind über den metallischen Film 10 miteinander elektrisch verbunden.
Wirkung der Erfindung
Die Erfindung umfasst eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp:

– eine Leuchtröhre;
– hermetisch abschließende Röhren, welche an diese Leuchtröhre angrenzen, sowie
– ein Paar Elektroden, welche in der Leuchtröhre angeordnet sind,
– Elektrodenstäbe, welche die Elektroden abstützen,
– Stützteile, welche jeweils aus einem Teil einer der hermetisch abschließenden Röhren bestehen,
– Haltezylinder, welche in jeweils einem der Stützteile angeordnet und an dessen Innenseite angeschweißt sind und in welchen jeweils einer der Elektrodenstäbe festgehalten wird,
– ein Triggerbauteil, welches auf der Außenoberfläche der Stützteile angeordnet ist,
– und das Material, aus dem die Stützteile der jeweiligen hermetisch abschließenden Röhre und/oder die Haltezylinder bestehen, enthält ein Metall oder eine metallische Verbindung zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante.

Man kann deshalb auch bei einer Entladungslampe vom Kurzbogentyp mit einem großen Abstand zwischen den Elektroden der Lampe und auch mit einem hohen Einfüllgasdruck die Feldstärke des Spaltes erhöhen, welcher zwischen dem Elektrodenstab und der Innenseite des Haltezylinders gebildet wird. Somit kann man die Lampe auch bei einer niedrigen Durchbruchspannung zuverlässig betreiben.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird als metallische Verbindung eine Titanverbindung benutzt. Man kann deshalb die Dielektrizitätskonstante des Stützteils und/oder des Haltezylinders der hermetisch abschließenden Röhre auf einfache Weise erhöhen.

Claims

Entladungslampe vom Kurzbogentyp, welche umfasst: – eine Leuchtröhre (1), – hermetisch abschließende Röhren (2), welche an diese Leuchtröhre (1) angrenzen, sowie ein Paar Elektroden (3), welche in der Leuchtröhre (1) angeordnet sind, – Elektrodenstäbe (4), welche die Elektroden (1) abstützen, – Stützteile (7), welche jeweils aus einem Teil einer der hermetisch abschließenden Röhren (2) bestehen, – Haltezylinder (8), welche in jeweils einem der Stützteile (7) angeordnet und an dessen Innenseite angeschweißt sind und in welchen jeweils einer der Elektrodenstäbe (4) festgehalten wird, – ein Triggerbauteil (5), welches auf der Außenoberfläche der Stützteile (7) angeordnet ist, wobei das Material, aus dem die Stützteile (7) der jeweiligen hermetisch abschließenden Röhre (2) und/oder die Haltezylinder (8) bestehen, ein Metall oder eine metallische Verbindung zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante enthält.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorstehend beschriebene metallische Verbindung eine Titanverbindung ist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtröhre (1) und/oder die Haltezylinder (8) aus Quarzglas als Hauptkomponente gebildet sind.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Triggerbauteil (5) ein Triggerdraht ist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Triggerdraht (5) um die Stützteile (7) gewickelt ist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Triggerdraht (5) an eine der Elektroden (3) angeschlossen ist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Triggerdraht (5) an einen der Lampensockel (6) angeschlossen ist.
Entladungslampe vom Kurzbogentyp nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche eines der Stützteile (7) ein leitender metallischer Film gebildet ist und dass ein weiteres Triggerbauteil (5) mit einem Ende an einen der Lampensockel (6) angeschlossen und mit dem anderen Ende um den mit dem Metallfilm versehenen Stützteil (7) gewickelt ist.