CN111370292A - 放电灯及照明装置 - Google Patents

Abstract

提供放电灯及照明装置，能够使密封管的温度降低，减少对密封管施加的应力，并防止裂纹。一种放电灯，其特征在于，该放电灯具有：放电管；一对密封管，其与放电管的两侧连接设置；以及筒状的防风部件，其覆盖至少一个密封管，在防风部件的至少一部分形成有抑制向密封管反射来自该密封管的辐射热的热反射抑制单元。

Description

放电灯及照明装置

技术领域

本发明涉及一种在曝光装置等中利用的放电灯及照明装置，尤其涉及一种短弧型放电灯。

背景技术

在曝光装置、照明装置等中使用的短弧型放电灯中，在放电期间内，有时电极支撑杆等成为高温而使得密封管成为过热状态。其结果，可能会在密封管内的金属部分与玻璃部分之间的接合部分产生裂纹。为了防止过热状态，对放电灯吹送冷却风。

另一方面，当对放电管进行过度冷却时，在点亮开始后不久的时间段中，水银未充分蒸发，发光强度弱。此外，通过使冷却风直接吹到密封管，从而产生高温部分、低温部分，会导致在密封管中产生热应变。由此，为了从点亮开始时起以适当的状况维持密封管的温度，将大致筒状的防风板(适当称为防风筒)配置成覆盖密封管(例如，参照专利文献1)。

包含密封管与防风筒之间的距离间隔在内，必须精确地设定防风筒的配置位置，以便控制沿着放电管、密封管的表面的冷却风的流动，适当地维持密封管的温度。例如，在专利文献2中，根据密封管与放电管之间的连接部分的灯形状，将防风筒配置在规定位置，仅使冷却风的一部分在密封管与防风筒之间的间隙流动，在从点亮开始时到稳定点亮状态为止的期间内，有效地对灯进行冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－135134号公报

专利文献2：日本特开2011－70833号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，仅通过设定防风筒的配置位置，不能将密封管维持在适当的温度，密封管可能会成为过热状态。由此，需要在从点亮开始起到稳定点亮状态为止的期间内防止放电管的过冷却，并且在稳定点亮后的连续点亮期间内防止密封管的过热。

因此，本发明的目的在于提供一种放电灯及照明装置，能够在从点亮开始起到稳定点亮状态为止的期间内防止放电管的过冷却，并且在稳定点亮后的连续点亮期间内防止密封管的过热。

用于解决问题的手段

本发明涉及一种放电灯，其特征在于，所述放电灯具有：放电管；一对密封管，其与放电管的两侧连接设置；以及筒状的防风部件，其覆盖至少一个密封管，在防风部件的至少一部分形成有热反射抑制单元，热反射抑制单元抑制向密封管反射来自密封管的辐射热。

此外，本发明涉及一种照明装置，其特征在于，该照明装置具有：放电灯，其具有放电管以及与放电管的两侧连接设置的一对密封管；以及筒状的防风部件，其覆盖至少一个密封管，在防风部件的至少一部分形成有热反射抑制单元，热反射抑制单元抑制向密封管反射来自密封管的辐射热。

发明效果

根据至少一个实施方式，在防风筒上形成热反射抑制单元(氧化铝膜处理)，防风筒的辐射率上升，吸收来自密封管的热(抑制热反射)，因此能够降低密封管温度。当降低了密封管的温度时，密封管内的金属部件的温度降低，金属部件膨胀而使得按压密封管的力减小，因此施加给密封管的应力减小，能够防止裂纹。另外，这里描述的效果不一定是限定性的，可以是本说明书中描述的任何效果或与它们不同的效果。

附图说明

图1为示意性地示出能够应用本发明的短弧型放电灯的图。

图2为示出本发明的一个实施方式的阴极侧的结构的剖视图。

标号说明：

10···放电灯、11···放电管、12a，12b···密封管、13a，13b···灯座、20···阴极、30···阳极、31···玻璃管、32···玻璃部件、34···金属箔、35，36···金属环(环状部件)、40，50···防风筒(防风部件)、60，70···保温膜(膜)

具体实施方式

参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明。图1为示意性地示出一个实施方式即短弧型放电灯的图。短弧型放电灯10为能够在进行图案形成的曝光装置的光源等中使用的放电灯，具有透明的石英玻璃制的放电管(发光管)11。在放电管11中，阴极20、阳极30隔着规定间隔对置地配置。

在管球状的放电管11的两侧，石英玻璃制的密封管12a、12b以彼此对置的方式与放电管11一体地形成，密封管12a、12b的两端连接有灯座13a、13b。灯座13a、13b例如通过粉末粘合剂而被固定在密封管12a、12b上。放电灯10沿垂直方向以阳极30成为上侧、阴极20成为下侧的方式配置。

在密封管12a、12b的内部，配设有用于支撑金属制的阴极20、阳极30的导电性的电极支撑杆14a、14b，经由环状部件(金属环)、钼等的金属箔分别与导电性的引线棒连接。密封管12a、12b与设置在密封管12a、12b内的玻璃管、玻璃部件等焊接到一起，由此，封入有水银以及稀有气体的放电空间被密封。引线棒与外部的电源部连接，经由金属环、金属箔以及电极支撑杆14a、14b对阴极20、阳极30之间施加电压。当对放电灯10供给了电力时，在电极间产生电弧放电，发出由水银产生的亮线(紫外线)。

另外，在放电灯10的周围配置有作为旋转椭圆体的反射镜(聚光镜)(未图示)而构成照明装置。在灯点亮时，从放电灯10发出的光被反射镜反射。反射光会聚于二次焦点，经由未图示的照明光学系统等被引导向照射对象物。例如，在照明装置设置在曝光装置内的情况下，对基板的感光面照射光。进而，在放电灯10的密封管12a侧以及密封管12b侧分别配置有冷却喷嘴，通过来自冷却喷嘴的冷风，在灯点亮期间，对密封管12a和灯座13a、密封管12b和灯座13b分别进行冷却。

作为筒状薄板的防风部件的防风筒40以及50是包围密封管12a、12b、并延伸到灯座13a、13b的端部为止的金属筒状部件(在此，为铝)，分别被螺丝紧固到灯座13a、13b上。例如，通过将一对的半圆筒彼此组合，从而构成防风筒40以及50。通过防风筒40、50，来自冷却喷嘴的冷风不会直接吹到密封管12a、12b，防止从点亮开始起到稳定点亮时为止的过冷却，并且使稳定点亮时的密封管12a、12b的温度成为适当的范围。如下所述，在防风筒40、50的至少一部分形成有用于抑制将来自密封管12a、12b的辐射热向其密封管反射的热反射抑制单元。

在放电管11与密封管12a、12b之间的接口部分的外表面形成有保温膜60以及70。保温膜60以及70是为了将点亮中的最冷点温度维持得较高而设置的。

图2为更详细地示出包括阴极20侧的密封管12a以及灯座13a的结构的剖视图。放电管11以及密封管12a一体地形成，从与密封管12a的接口部分周边开始，以从密封管12a朝向放电管11直径变大的方式形状产生变化。

电极支撑杆14a贯穿插入到中空状壁厚的玻璃管31、作为环状部件的内侧金属环35中，进而延伸至筒状的玻璃部件32，而贯穿插入到玻璃部件32中。电极支撑杆14a沿着灯轴上被玻璃管31、金属环35、玻璃部件32所保持。玻璃管31、玻璃部件32与密封管12a的内表面焊接在一起。

此外，内侧金属环35设置在玻璃管31与玻璃部件32之间，在玻璃部件32与外侧玻璃管37之间，设置有作为环状部件的外侧金属环36。另外，在玻璃管31与内侧金属环35之间、玻璃部件32与外侧金属环36之间等各部件之间可以设置盘状的圆板箔(未图示)。引线棒33贯穿插入到外侧金属环36中，并插入到玻璃部件32的密封端部侧。在玻璃部件32的周面上，沿着周向彼此分开地设置有由钼等构成的多个带状的金属箔34，其两端与金属环35以及36连接。

可以在内侧金属环35的外周面上设置卷绕为筒状的卷箔(未图示)，与内侧金属环35一起覆盖金属箔34的电极侧端部。此外，可以对该卷箔的表面进行压花加工。

以从放电管11的轴向端部起在密封管12a整体上覆盖其外表面的方式形成(涂布)有由包含白金、或金等的膜(金属膜)构成的保温膜60。此外，在密封管12a的外表面中的与位于密封管12a内的玻璃管31对置的区域的至少一部分形成有未形成有保温膜的区域S。与区域S的下侧(在此，为灯座13a侧)分离地形成保温膜60a。在密封管12a的表面，在与金属环35对置的区域整体形成保温膜60a。另外，保温膜60以及60a由薄的膜形成，但为了说明，其厚度被放大地示出。

防风筒40从灯座13a起同轴地延长到比玻璃管31的放电管11侧端部靠下侧(相反方向侧)的位置，与密封管12a的外表面之间以具有规定间隔的方式同心圆状地配置。在防风筒40的内面形成有对置间隙，在与密封端部侧相反侧的端部形成有开口41。防风筒40的放电管11侧端部的位置被包含在与上述的未形成有保温膜60的区域S对置的范围内。例如，开口41位于玻璃管31的轴向中间位置附近。即，防风筒40的长度与延伸到玻璃管31的放电管侧端部的以往的结构相比更短。

例如，由铝等金属构成的防风筒的情况下，由防风筒的内面反射来自密封管的热(辐射热)，可能会导致密封管成为过热状态。由此，在本发明的一个实施方式中，对防风筒40进行氧化铝膜(alumite)处理使朝密封管12a反射的热减少。通过氧化铝膜处理在表面形成氧化膜，使其吸收入射的热，能够使返回到密封管12a的热减少。另外，作为热反射抑制单元，除了氧化铝膜处理以外，也可以采用抑制反射的热的处理。例如，能够采用基于喷砂(blast)处理等的机械性处理的表面加工、粘接所谓的辐射涂料、散热用的涂料的涂料系统，进而粘贴陶瓷等的薄板、板材的结构。由于可以通过铝以外的材料构成防风筒，因此能够根据防风筒的材质适当地选择。此外，吸收来自密封管12a的辐射热的单元至少设置在防风筒40的与密封管12a对置的面(内表面)即可，或者可以是设置在内表面的至少一部分的结构。

能够通过相关的防风筒40防止密封管的过热，进而使密封管温度下降。当使密封管12a的温度下降时，密封管12a内的金属部件(内侧金属环35)的温度降低，金属环35按压卷绕在金属箔34或者金属环35的外周面上的卷箔的力(膨胀量)减少，因此对密封管12a施加的应力减小，能够防止密封管12a的裂纹。

在本实施方式中，在与玻璃管31对置的区域的密封管12a的外表面的一部分上设置未形成有保温膜的区域S。由此，贯穿插入到玻璃管31中的电极支撑杆14a的热能够释放，而不会被保温膜遮挡，其结果，能够使与电极支撑杆14a连接的内侧金属环35的温度降低。通过金属环35的温度降低，金属环35膨胀而使得按压卷绕在金属箔34或者金属环35的外周面上的卷箔的力(膨胀量)减小，对密封管12a施加的应力也减小，能够防止密封管12a的裂纹。另一方面，在密封管12a的表面中的与内侧金属环35对置的区域整体上形成保温膜60a。由此，能够将密封管温度设置在适当的温度范围。

此外，通过缩短防风筒40的长度，接受来自密封管12a的热的面积与将该热反射到密封管12a的面积减小，因此能够使密封管温度降低。特别是，防风筒40的端部位于与未形成保温膜60的区域S对置的范围，从而从密封管12a释放的热(辐射热)能够被释放，而不会被保温膜以及防风筒40遮挡，因此，促进电极支撑杆14a以及内侧金属环35的温度降低。另外，可以在防风筒40的表面局部地设置1个或者多个通风孔。进而，防风筒40的直径在长度方向上可以不是恒定的，直径可以在中途产生变化(例如，为“凸”形状)，也可以是直径渐渐变为锥形状的形状。此外，防风筒40为将一对的半圆筒彼此组合而构成，也可以在组合部分形成间隙。

在高温状态下，碱离子使金属箔34与石英玻璃的密贴性降低，会导致产生金属箔34的箔剥离，但根据本实施方式，通过密封管的温度的降低，能够防止箔剥离。

如上所述，在本发明的一个实施方式中，通过进行使从防风筒的内面朝向密封管反射的热减少的处理，形成未形成保温膜的区域S，缩短防风筒的长度方向的长度，从而这些效果协同，进而能够降低电极支撑杆以及金属环的温度。此外，本发明和密封管与放电管之间的接口部分的灯形状无关地，能够发挥效果。

另外，与上述的阴极20侧的结构同样地构成阳极30侧的密封管12b、灯座13b、防风筒50、保温膜70等。但是，可以对阴极20侧以及阳极30侧中的至少一方设置上述的使密封管温度降低的结构。进而，可以将进行使从防风筒的内面向密封管反射的热减少的处理、形成未形成保温膜的区域S、缩短防风筒的长度方向的长度的处理中的一部分处理作为单个电极侧的结构。

下述的表示出实验结果。使本发明的一个实施方式的结构的放电灯以10.5kW点亮，测量与金属箔34对置的区域的密封管12a的外表面(相当于密封管12a的中间部。在表1中，表示为“密封管”)以及与内侧金属环35对置的区域的密封管外表面(在表1中，表示为“金属环”)的温度。在温度测量中使用了热电偶。作为比较例(现有例)，使用了长度到玻璃管的放电管侧端部的位置为止、安装有未形成热反射抑制单元的防风筒、在与玻璃管对置的区域的密封管外表面形成有保温膜的短弧型放电灯。在比较例中，也以10.5kW点亮，利用热电偶测量温度。

【表1】

	比较例[℃]	本发明[℃]
			密封管	575.89	425.65
金属环	640.68	486.74

如表1所示，根据本发明的一个实施方式的放电灯，确认了在两处的测量位置(密封管、金属环)中的任意位置处温度均下降。由此，能够防止密封管的裂纹、箔剥离。

以上，对本技术的一个实施方式进行了具体说明，但本发明不限于上述的一个实施方式，能够进行基于本发明的技术思想的各种变形。例如，在上述的实施方式中，在防风部件中形成有热反射抑制单元，但不一定需要在防风部件中形成。也可以在与防风部件不同的筒状部件中形成热反射抑制单元，或者可以通过吸收热的材料来构成筒状部件。此外，上述的实施方式列举的结构、方法、步骤、形状、材料以及数值等始终不过是示例，可以根据需要使用与此不同的结构、方法、步骤、形状、材料以及数值。

Claims (10)

1.一种放电灯，其特征在于，所述放电灯具有：

放电管；

一对密封管，其与所述放电管的两侧连接设置；以及

筒状的防风部件，其覆盖至少一个所述密封管，

在所述防风部件的至少一部分形成有热反射抑制单元，该热反射抑制单元抑制向该密封管反射来自所述密封管的辐射热。

2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，

所述热反射抑制单元至少形成在所述防风部件的与所述密封管对置的面上。

3.根据权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于，

利用氧化铝膜形成所述热反射抑制单元。

4.根据权利要求1或2所述的放电灯，其特征在于，

在所述密封管内具有：导电性的电极支撑杆；以及玻璃管，其保持所述电极支撑杆，并与所述密封管焊接在一起，

在所述密封管的表面形成有膜，

在与所述玻璃管对置的区域的至少一部分未形成有所述膜。

5.根据权利要求4所述的放电灯，其特征在于，

所述密封管中还具有导电性的环状部件，该导电性的环状部件与所述电极支撑杆连接，并使沿轴向配设的金属箔与所述电极支撑杆电连接，

在所述密封管的表面，在与所述环状部件对置的区域形成有所述膜。

6.根据权利要求4所述的放电灯，其特征在于，

所述防风部件的端部位于与所述玻璃管的放电管侧端部相反方向的一侧的位置。

7.根据权利要求6所述的放电灯，其特征在于，

所述防风部件的端部位于与所述玻璃管对置的区域中的、未形成有所述膜的范围。

8.一种放电灯，其特征在于，所述放电灯具有：

放电管；

一对密封管，其与所述放电管的两侧连接设置；以及

筒状部件，其覆盖至少一个所述密封管，吸收来自所述密封管的辐射热。

9.一种放电灯，其特征在于，所述放电灯具有：

放电管；

一对密封管，其与所述放电管的两侧连接设置；以及

筒状部件，其覆盖至少一个所述密封管，

对所述筒状部件实施了氧化铝膜处理。

10.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置具有：

放电灯，其具有放电管以及与所述放电管的两侧连接设置的一对密封管；以及

筒状的防风部件，其覆盖至少一个密封管，

在所述防风部件的至少一部分形成有热反射抑制单元，该热反射抑制单元抑制向该密封管反射来自所述密封管的辐射热。

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