CN1783416B - 放电灯 - Google Patents

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Abstract

一种放电灯，在电极内部的密闭空间封入了传热体，能确实抑制电极的温度上升，因而电极不会熔融，发光管不会黑化，辐射输出不会衰减。本发明的放电灯的特征在于，在发光管(10)的内部相对配置了一对电极(2、3)，一方电极(2)具有在内部形成了密闭空间S的电极本体(20)和在该密闭空间S封入了的传热体M而构成，在所述电极本体(20)上形成了使电极本体外部和内部的密闭空间S相连的气体导入用贯通孔(21)，气体导入用贯通孔(21)的电极本体外部侧的前端开口是通过熔融而被密封的。

Description

放电灯
技术领域
本发明涉及放电灯。特别是涉及用作投影装置、光化学反应装置、检查装置的光源的短弧型放电灯。
背景技术
从发光物质、电极间距离、发光管内压力的观点来看，放电灯可分为几类，其中，对于发光物质，有以氙气体作为发光物质的氙灯，以水银作为发光物质的水银灯，以水银以外的稀土族金属等作为发光物质的金属卤化物灯等。
还有，从电极间距离的观点来看，有短弧型放电灯、长电弧型放电灯，再有，从发光管内的蒸气压的观点来看，存在低压放电灯、高压放电灯、超高压放电灯等。
其中，对于短弧型高压水银灯而言，以耐热温度高的石英玻璃作为发光管，在其内部以2～20mm程度的间隙来配置钨制的电极，并且，在发光管内部作为发光物质而封入了点灯时蒸气压为105pa～107Pa的水银、氩等气体。
该短弧型高压水银灯具有电极间距离短，能获得高亮度的优点，因而以前广泛用于平板印刷的曝光用光源。
另一方面，近几年来，作为半导体晶片以及液晶基板，特别是大面积的液晶显示器中使用的液晶基板的曝光用光源而受到关注，从提高制造工序中的吞吐量的观点来看，也强烈要求作为光源的灯能有大的输出。
由于放电灯的大输出化，功率消耗变大，放电灯流的电流值虽然取决于电流、电压的设计值，不过大体上也会变大。
因此，电极(特别是直流点灯的阳极)受到电子冲击的量就会增大，容易升温而熔融，这是容易产生的问题。
还有，不只是阳极，在垂直方向配置的放电灯中，位于上侧的电极受到发光管内的热对流等的影响，容易受到来自电弧的热，同样会高温化而熔融，这是存在的问题。
还有，如果电极，特别是其前端部分熔融的话，不仅电弧会变得不稳定，而且构成电极的物质会蒸发而附着在发光管的内表面上，辐射输出就会下降，这是存在的问题。
这样的现象不限于短弧型高压水银灯，而是在使放电灯大输出化时，一般产生的问题，以前提出了在放电灯的电极的表面上设置由钨烧结体构成的散热层的技术，还提出了在更大输出的放电灯中，在电极的内部形成密闭空间，在该空间封入金、银、铜等传热体，即使电极的前端部高温化，由于传热体的高热传输效果，也能在电极的轴方向释放热而防止电极熔融的技术。
用图1来说明在电极的内部的密闭空间封入了金、银、铜等传热体的放电灯。
图1是表示放电灯的整体构造的概略图。
发光管10由石英玻璃构成，密封部12一体连设在大致球状的发光部11的两端。在该发光部11中阳极2和阴极3相对配置。
并且，在发光部11中按规定量封入了水银、氙、氩等发光物质及启动用气体，从外部电源供给电力的话，就在阳极2和阴极3上产生电弧放电而发光。
图13是现有放电灯的阳极的剖视图。
阳极2是具有电极本体20和在其内部的传热体M的构造。电极本体20是钨，是做成了在内部形成密闭空间S的容器形状的东西，传热体M是在电极本体20的内部被气密地封入了的金、银、铜等金属。
在电极本体20的一部分上形成了与电极本体20的内部相连的气体导入用贯通孔21。该气体导入用贯通孔21是向密闭空间S流入传热体的孔，并且是用于在密闭空间S内封入稀有气体的孔。
稀有气体有的是在电极本体20内放入1个大气压以上，有的是放入1个大气压以下，放入1个大气压以上的情况是对于密闭空间S的内容积以50％以上封入了传热体M的情况，以防止在传热体M和密闭空间的内表面的界面上产生气泡，降低由气泡引起的热传输的损失。
另一方面，放入1个大气压以下的情况是对于密闭空间S的内容积，传热体M的封入量少的情况，在该场合，使其成为比大气压低的压力状态，从而促进传热体M的沸腾，这样来使沸腾传递所致的热传输效果提高。
并且，在密闭空间S内封入了传热体和稀有气体之后，在气体导入用贯通孔21内用作为密封材T的铅焊焊料等金属或金属合金来密封气体导入用贯通孔21。
专利文献1：特开2004—006246号
发明内容
但是，在灯点灯中，会成为阳极的温度在前端部为2000℃以上，在有气体导入用贯通孔的后端部为1700℃的高温状态，密封气体导入用贯通孔21的密封材T也处在高温状态，根据阳极的温度的不同，密封材T就会蒸发，在发光内部作为杂质而飞散，使发光管黑化，引起不必要的发光，使发光效率降低，这是可能发生的问题。
而且，在密封材T蒸发，气体导入用贯通孔21出现了的场合，密闭空间S内的传热体就会漏出到发光管内，不能作为灯而起作用，这是可能发生的问题。
本发明是为了解决这样的问题而提出的，它提供一种在电极内部的密闭空间封入了传热体的放电灯，能确实抑制电极的温度上升，因而电极不会熔融，发光管不会黑化，辐射输出不会衰减。
发明1记载的放电灯，在发光管内部相对配置了一对电极，其特征在于，至少一方电极具有在内部形成了密闭空间的电极本体和在该密闭空间封入了的传热体而构成，在上述电极本体上形成了使电极本体外部和内部的密闭空间相连的气体导入用贯通孔，上述气体导入用贯通孔的电极本体外部侧的前端开口是通过熔融而被密封的。
发明2记载的放电灯是发明1记载的放电灯，特别是其特征在于，上述气体导入用贯通孔的电极本体外部侧的前端开口的周缘为薄壁部。
发明3记载的放电灯是发明1记载的放电灯，特别是其特征在于，上述电极本体包括躯体部和盖部，上述盖部与电极轴一体形成，在该电极轴上形成了上述气体导入用贯通孔。
发明4记载的放电灯是发明2记载的放电灯，特别是其特征在于，上述薄壁部通过放电加热、激光加热、电子射线加热中的某一种而熔融，从而把上述气体导入用贯通孔的电极本体外部侧的前端开口密封起来。
根据本发明的放电灯，由于是在密封与在电极本体内部形成了的密闭空间相连的气体导入用贯通孔时，把气体导入用贯通孔的电极本体外部侧的前端开口熔融而进行密封的构造，因而不需要用于密封气体导入用贯通孔的密封材，不会出现密封材的蒸发等问题。
气体导入用贯通孔的电极本体外部侧的前端开口的周缘为薄壁部，该薄壁部由电极本体的一部分构成，即使阳极的温度上升，由薄壁部熔融而成的密封部也不会熔融，密闭空间内的传热体不会漏出到电极本体外部。
结果就获得这样的放电灯：借助于电极本体的密闭空间内的传热体，电极前端部的热就会确实在轴方向释放，抑制了电极的温度上升，电极不会熔融，发光管不会黑化，辐射输出不会衰减。
附图说明
图1是放电灯的说明图。
图2是本发明的放电灯的阳极的剖面说明图。
图3是本发明的放电灯的阳极的制造工序的说明图。
图4是本发明的放电灯的其它阳极的剖面说明图。
图5是本发明的放电灯的其它阳极的剖面说明图。
图6是本发明的放电灯的其它阳极的剖面说明图。
图7是本发明的放电灯的其它阳极的剖面说明图。
图8是本发明的放电灯的其它阳极的剖面说明图。
图9是本发明的放电灯的其它阳极的剖面说明图。
图10是本发明的放电灯的阳极的薄壁部的其它实施例的剖面说明图。
图11是本发明的放电灯的其它阳极的剖面说明图。
图12是从图11的电极的上方看去的透视图。
图13现有放电灯的阳极的剖面说明图。
具体实施方式
用图1来说明本发明的放电灯。
发光管10由石英玻璃构成，密封部12一体连设在大致球状的发光部11的两端。在该发光部11中阳极2和阴极3相对配置。
并且，在发光部11中按规定量封入了水银、氙、氩等发光物质及启动用气体，从外部电源供给电力的话，就在阳极2和阴极3上产生电弧放电而发光。
图2是本发明的放电灯的阳极的剖视图。
阳极2是具有电极本体20和在其内部的传热体M的构造。电极本体20是钨，是做成了在内部形成密闭空间S的容器形状的东西，传热体M是在电极本体20的内部被气密地封入了的金、银、铜等金属。
其次，用图3来说明本发明的放电灯的阳极的制造工序。
如图3所示，电极本体20由钨制的躯体部20a和钨制的盖部20b构成，躯体部20a是从原材料的钨棒切出规定的长度，通过切削加工把前端部加工成锥状并通过孔形成加工而开了作为密闭空间S的孔。还有，盖部20b为凸状，前端侧可进入躯体部20a的孔中，把规定量的传热体M放入了躯体部20a中之后，把盖部20b的前端侧的凸状部分嵌入躯体部20a中，使盖部20b的侧周面和躯体部20a接合而构成电极本体20。
在盖部20b上形成了使电极本体20内部的密闭空间S和电极本体20的外部相连的气体导入用贯通孔21。
该气体导入用贯通孔21是开口直径1mm以下的贯通孔，围绕在气体导入用贯通孔21的盖部20b的外面上形成了的电极本体外部侧的前端开口而在盖部20上形成了槽22，气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口的周缘是厚度从0.25mm至1mm程度的薄壁部23。
并且，把该电极本体20配置在密闭了的气体容器内，使该密闭了的气体容器内达到规定压力而封入稀有气体，从气体导入用贯通孔21向电极本体20中封入稀有气体，作为密闭空间S的内部空间的稀有气体的压力就会与气体容器内的压力相等，电极本体20内就会达到规定的气体压力。
而且，在该状态下，对盖部20b的薄壁部23进行放电加热而使薄壁部23瞬间熔化，由于薄壁部23熔融而密封了气体导入用贯通孔21，如图2所示，传热体M和规定压力的稀有气体就被封闭在密闭空间S内。
并且，在盖儿体20b的上部形成的引导棒插入孔H中嵌入引导棒就成为阳极2支承在发光内部10内的构造。
这样，只要在密封气体导入用贯通孔21时，熔融薄壁部23即可，不需要用于密封气体导入用贯通孔21的密封材，不会出现密封材的蒸发等问题。而且，薄壁部23是由构成了电极本体20的钨构成的东西，即使阳极的温度上升，薄壁部熔融而成的密封部也不会熔融，内部的传热体M不会漏出到电极本体20的外部。
结果就获得这样的放电灯：借助于电极本体20的密闭空间S内的传热体M，电极前端部的热就会确实在轴方向释放，抑制了电极的温度上升，电极不会熔融，发光管不会黑化，辐射输出不会衰减。
其次，用图4～图6来说明本发明的放电灯的阳极的其它例子。
图4所示的阳极是在钨制的盖部20b的上方形成了引导棒插入孔H，使气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口位于引导棒插入孔H的底部中心而形成了气体导入用贯通孔21。
还有，围绕引导棒插入孔H的底部的气体导入用贯通孔21的前端开口而形成了槽22，前端开口的周缘成为薄壁部23。
并且，预先在躯体部20a中放入规定量的传热体M，使盖部20b与20a嵌合，盖部20b的侧周面与躯体部20a接合之后，把电极本体20放入气体容器内，在气体容器内把规定气体压力的稀有气体封入作为密闭空间S的电极本体20的内部空间，对薄壁部23进行放电加热而使薄壁部23瞬间熔化、熔融，从而把气体导入用贯通孔21密封起来，这样就在电极本体20内以密闭状态封入了规定的压力的稀有气体和传热体M。
图5所示的阳极是在钨制的盖部20b上形成了引导棒插入孔H，使气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口位于该引导棒插入孔H以外的部分，即盖部20b的上面上而形成了气体导入用贯通孔21。还有，围绕气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口而在盖部20b的上面上形成了槽22，前端开口的周缘成为薄壁部23。
并且，预先在躯体部20a中放入规定量的传热体M，使盖部20b与20a嵌合，盖部20b的侧周面与躯体部20a接合之后，把电极本体20放入气体容器内，在气体容器内把规定气体压力的稀有气体封入作为密闭空间S的电极本体20的内部空间，对薄壁部23进行放电加热而使薄壁部23瞬间熔化、熔融，从而把气体导入用贯通孔21密封起来，这样就在电极本体20内以密闭状态封入了规定的压力的稀有气体和传热体M。
图6所示的阳极是在钨制的盖部20b上形成了引导棒插入孔H，使气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口位于钨制的躯体部20a的侧面上而形成了气体导入用贯通孔21。
还有，围绕气体导入用贯通孔21的前端开口而形成了槽22，前端开口的周缘成为薄壁部23。
并且，预先在躯体部20a中放入规定量的传热体M，使盖部20b与20a嵌合，盖部20b的侧周面与躯体部20a接合之后，把电极本体20放入气体容器内，在气体容器内把规定气体压力的稀有气体封入作为密闭空间S的电极本体20的内部空间，对薄壁部23进行放电加热而使薄壁部23瞬间熔化、熔融，从而把气体导入用贯通孔21密封起来，这样就在电极本体20内以密闭状态封入了规定的压力的稀有气体和传热体M。
再有，用图7～图11来说明本发明的放电灯的阳极的其它例子。
图7所示的阳极2是在钨制的盖部20b上形成了引导棒插入孔H，使气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口位于该引导棒插入孔H以外的部分，即盖部20b的上面上而形成了气体导入用贯通孔21。
还有，气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口部分成为从盖部20b的上面环状地突出的状态，前端开口的环状的周缘成为薄壁部23。
这里说的环状是在中心具有贯通孔21的东西，贯通孔21的周围的壁厚部分成为周缘，周缘的外形不论是圆弧状还是四边形状态，都称为环状的周缘。
并且，预先在躯体部20a中放入规定量的传热体M，使盖部20b与20a嵌合，盖部20b与躯体部20a接合之后，把电极本体20放入气体容器内，在气体容器内把规定气体压力的稀有气体封入作为密闭空间S的电极本体20的内部空间，对薄壁部23进行放电加热而使薄壁部23瞬间熔化、熔融，从而把气体导入用贯通孔21密封起来，这样就在电极本体20内以密闭状态封入了规定的压力的稀有气体和传热体M。
图8所示的阳极2是在钨制的盖部20b上形成了引导棒插入孔H，使气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口位于钨制的躯体部20a的侧面上而形成了气体导入用贯通孔21。
还有，气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口部分成为从躯体部20a的侧面环状地突出的状态，前端开口的环状的周缘成为薄壁部23。
并且，预先在躯体部20a中放入规定量的传热体M，使盖部20b与20a嵌合，盖部20b与躯体部20a接合之后，把电极本体20放入气体容器内，在气体容器内把规定气体压力的稀有气体封入作为密闭空间S的电极本体20的内部空间，对薄壁部23进行放电加热而使薄壁部23瞬间熔化、熔融，从而把气体导入用贯通孔21密封起来，这样就在电极本体20内以密闭状态封入了规定的压力的稀有气体和传热体M。
图9所示的阳极2是在钨制的盖部20b上一体地形成了与引导棒接合的电极轴20b1，在该电极轴20b1的大致中心，在电极轴方向形成了气体导入用贯通孔21，气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口位于电极轴20b1的上面上。
还有，气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口部分成为从盖部20b1的上面环状地突出的状态，前端开口的环状的周缘成为薄壁部23。
还有，该薄壁部23也可以如作为电极轴20b1的轴方向的剖视图的图10所示，成为在电极轴方向，向着前端开口而壁厚变薄的外形锥状的薄壁部23。
在该场合，在壁厚薄了的部分，薄壁部23能确实熔融，气体导入用贯通孔21的密封能确实进行。
并且，预先在躯体部20a中放入规定量的传热体M，使盖部20b与20a嵌合，盖部20b与躯体部20a接合之后，把电极本体20放入气体容器内，在气体容器内把规定气体压力的稀有气体封入作为密闭空间S的电极本体20的内部空间，对薄壁部23进行放电加热而使薄壁部23瞬间熔化、熔融，从而把气体导入用贯通孔21密封起来，这样就在电极本体20内以密闭状态封入了规定的压力的稀有气体和传热体M。
图11所示的阳极2是在钨制的盖部20b上形成了引导棒插入孔H，使气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口位于该引导棒插入孔H以外的部分，即盖部20b的上面上而形成了气体导入用贯通孔21。
还有，气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口部分成为从盖部20b的上面环状地突出的状态，前端开口的环状的周缘成为薄壁部23。
图12是从图11的阳极的上部方向看去的透视图，说明气体导入用贯通孔21的制造方法。
在盖部20b的上方，用车床进行切削加工，形成圆弧状的突起部23a。然后，对该突起部23a在2处进行切削加工，形成切削部23b。
然后，对位于2处切削部23b之间的短的一方突起部23a，从上方用穿孔机等形成气体导入用贯通孔21。
通过该加工，气体导入用贯通孔21的电极本体外部侧的前端开口就位于盖部20b的上面上而形成了导入用贯通孔21，突起部23的前端开口成为环状的周缘，该周缘成为薄壁部23，熔融薄壁部23即可进行密封。
然后，薄壁部23被熔融而变得低于圆弧状的突起部23a的高度，它具有以下作用：在向引导棒插入孔H插入引导棒时等，引导棒前端不会与熔融了的薄壁部23接触而使薄壁部23损坏，圆弧状的突起部23a进行引导，使引导棒等不与薄壁部23接触。
并且，预先在躯体部20a中放入规定量的传热体M，使盖部20b与20a嵌合，盖部20b与躯体部20a接合之后，把电极本体20放入气体容器内，在气体容器内把规定气体压力的稀有气体封入作为密闭空间S的电极本体20的内部空间，对薄壁部23进行放电加热而使薄壁部23瞬间熔化、熔融，从而把气体导入用贯通孔21密封起来，这样就在电极本体20内以密闭状态封入了规定的压力的稀有气体和传热体M。
总之，对于图4～图12所示的阳极，与图2所示的阳极相同，在密封气体导入用贯通孔21时，只需熔融薄壁部23即可，不需要另外再有用于密封气体导入用贯通孔21的密封材，不会出现密封材的蒸发等问题。而且，薄壁部23是由构成了电极本体20的钨构成的东西，即使阳极的温度上升，薄壁部熔融而成的密封部也不会熔融，内部的传热体M不会漏出到电极本体20的外部。
另外，薄壁部23的熔融，除了放电加热以外，也可以是激光加热、电子射线加热。
而且，也可以是在气体导入用贯通孔的电极本体外部侧的前端开口中插入钨契形部件，与该契形部件一起，熔融前端开口而进行密封的构造。
结果就获得这样的放电灯：借助于电极本体20的密闭空间S内的传热体M，电极前端部的热就会确实在轴方向释放，抑制了电极的温度上升，电极不会熔融，发光管不会黑化，辐射输出不会衰减。

Claims (3)

1.一种放电灯，在发光管内部相对配置了一对电极，其特征在于，
至少一方电极具有在内部形成了密闭空间的电极本体和在该密闭空间封入了的传热体而构成，
在所述电极本体上形成了使电极本体外部和内部的密闭空间相连的气体导入用贯通孔，
所述气体导入用贯通孔的电极本体外部侧的前端开口的周缘为薄壁部，
熔融所述薄壁部而密封所述气体导入用贯通孔的电极本体外部侧的前端开口。
2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，
所述电极本体包括躯体部和盖部，
所述盖部与电极轴一体形成，在该电极轴上形成了所述气体导入用贯通孔。
3.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，所述薄壁部通过放电加热、激光加热、电子射线加热中的某一种而熔融，从而把所述气体导入用贯通孔的电极本体外部侧的前端开口密封起来。
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