JP2003092082A - ショートアーク水銀放電ランプ - Google Patents

ショートアーク水銀放電ランプ

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JP2003092082A
JP2003092082A JP2001281010A JP2001281010A JP2003092082A JP 2003092082 A JP2003092082 A JP 2003092082A JP 2001281010 A JP2001281010 A JP 2001281010A JP 2001281010 A JP2001281010 A JP 2001281010A JP 2003092082 A JP2003092082 A JP 2003092082A
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arc tube
trigger wire
lamp
arc
wire
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Tsuneo Okanuma
恒夫 岡沼
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】20mg/cm以上の水銀を封入した大型の
ショートアーク水銀ランプであって、従来のトリガーワ
イヤーの効果を減ずることなく発光管部表面に劣化を起
こさないショートアーク水銀ランプを提供すること。 【解決手段】 石英ガラス製発光管内に一対の陽極と陰
極が対向配置され、始動用の希ガスと20mg/cm
以上の水銀が封入されたショートアーク型水銀ランプに
おいて、発光管部分に配置されるトリガーワイヤーが発
光管表面に接触しないように取り付けられたことを特徴
とするショートアーク型水銀ランプとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフォトリソグラフィ
ー法を用いて半導体や液晶パネルを製造する際に紫外線
光源として用いられるショートアーク水銀ランプに関す
る。
【0002】
【従来の技術】ショートアーク水銀放電ランプ(以下ラ
ンプと略す)は点灯開始時、先ず陰極と陽極の間で絶縁
破壊を起こさなければならない。スタータ装置の発生す
る高電圧が十分であれば安定して絶縁破壊を起こすが、
装置のコスト、発生する高電圧による周辺機器への電波
障害などを考慮して、25kV程度の電圧を上限とする
のが一般的である。
【0003】この時、絶縁破壊の発生を補助する手段と
して、図1に示すように、ランプ1の発光管部6に沿っ
て一方の封止管部8から他方の封止管部8´へトリガー
ワイヤー4と呼ばれる金属製のワイヤーを張り渡す。こ
のワイヤーのどちらか一方の端部はスタータ電圧の加わ
る口金7、7´まで伸ばして接続しても良い。
【0004】このワイヤー4を設けることによって、ス
タータ高電圧が加わった時発光管部内部の気体の電離を
促進し電極間の絶縁破壊を容易にする。ところで、この
トリガーワイヤー4は金属で作られているため、特に動
作電圧が50Vを超えるランプでは、ワイヤー4と接触
する発光管部6表面に電界腐食と思われる失透に似た劣
化現象を引き起こす。これは発光管部6表面に傷が入る
ことと同じことであり発光管部強度を著しく低下させ
る。
【0005】近年、半導体や液晶パネルの大型化に伴
い、ランプの光出力の増大が望まれ、水銀封入量は20
mg/cm以上となり、動作中の発光管部内圧が高ま
る傾向にあり、内圧と熱応力により発光管部表面に働く
張力は20MPaを超えるものがある。従って、この発光管
部表面の劣化による強度の低下は大きな問題である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ランプ点灯時の絶縁破
壊を容易にする手段としてトリガーワイヤーが用いられ
る。このワイヤーは導電性がありかつ高温でも錆びにく
いニクロム、ステンレスなどが用いられている。
【0007】ワイヤーの径は通常0.3mm程度のものが用
いられるが、ステンレスワイヤーの場合は事前に発光管
部に取り付け易いよう封止管部取り付け部をリング状に
成形加工したものを用いる場合もある。
【0008】ところで、特に動作電圧が50Vを超える
ようなランプでは、点灯後数時間から数十時間経過する
とトリガーワイヤーの接触したガラス表面に、失透に似
た劣化現象を引き起こす。これは高温のガラス表面に異
物が接触した場合に起きる失透現象というよりは、ラン
プ電圧が50Vを超えるタイプに顕著であることから電界
腐食による劣化現象と考えて良い。
【0009】トリガーワイヤーは陰極と陽極の 封止管
部間に張り渡されるため、ランプ点灯中はある電位をも
ち、これと発光管部表面の電位に差が生じるため接触部
分に電解腐食が発生すると考えられる。ランプ電圧が5
0Vを超えるものに発生が顕著なのは、この電解腐食の
発生に必要な電位差がランプ電圧50Vを超えることで初
めて必要な値に達するためと思われる。
【0010】劣化現象はトリガーワイヤーの封止管部取
りつけ部分及び発光管部接触部分の両方に発生するが、
とりわけランプ動作中に大きな応力の加わる発光管部接
触部分の劣化は好ましくない。ランプ入力が5kW以上、
点灯時の内圧が2MPa以上になると、動作中に発光管部
外表面に働く張力は20MPa以上に見積られ、劣化現象
による発光管部強度の低下は破裂に結びつく可能性が高
まる。
【0011】ランプ信頼性の点からは、早急に改善する
必要がある。ランプ入力5kW未満のものでは、発光管部
が小径であり外表面に働く張力は小さくなり強度の低下
は懸念材料とはならない。トリガーワイヤーを用いずに
良好な点灯性を得ようとすれば、前述のようにスタータ
装置などで解決を図らねばならず困難を伴う。
【0012】そこで本発明の目的は、20mg/cm
以上の水銀を封入した大型のショートアーク水銀ランプ
であって、従来のトリガーワイヤーの効果を減ずること
なく発光管部表面に劣化を起こさないショートアーク水
銀ランプを提供することにある。
【0013】
【課題を解決する為の手段】上記課題を解決する為に請
求項1に記載の発明は、石英ガラス製発光管内に一対の
陽極と陰極が対向配置され、始動用の希ガスと20mg
/cm以上の水銀が封入されたショートアーク型水銀
ランプにおいて、発光管部分に配置されるトリガーワイ
ヤーが発光管表面に接触しないように取り付けられたこ
とを特徴とするショートアーク型水銀ランプとするもの
である。
【0014】本願でいう発光管部分とは図2、図3、図
4で示されるように、内部に電極を有する膨出部分であ
る。
【0015】請求項2に記載の発明は、動作電圧が50
V以上であることを特徴とする請求項1に記載のショー
トアーク型水銀ランプとするものである。
【0016】請求項3に記載の発明は、発光管部分に配
置されるトリガーワイヤーの表面を石英ガラスとの非反
応性部材で覆ったことを特徴とする請求項1または請求
項2に記載のショートアーク型水銀ランプとするもので
ある。
【発明の実施の形態】
【0017】本発明の実施の形態としては、先ず図2の
ようにトリガーワイヤー4を発光管部6表面から数mm
浮かせて発光管部6に接触しないように取り付けること
が考えられる。
【0018】トリガーワイヤー4は発光管部6表面に密
着していなくてもその効果は変わらない。この場合、従
来のトリガーワイヤー4はφ0.3mm程度と細く柔らかい
ものなので、単に発光管部6表面から浮かせただけでは
ランプ1を箱に入れて輸送する場合やランプ1を光学装
置へ取付ける時の取り扱いなどにより簡単に変形し発光
管部6表面に接触する可能性が高い。
【0019】そこで、トリガーワイヤー4の径を0.5mm
程度でかつ弾力性があり変形し難いステンレス製を用い
るのが好ましい。更に、従来では封止管部8,8´の取
付け部は軽く巻き付いているのみであるが、この部分を
図5のように、2重のリングとしてワイヤーが動かない
ようにして封止管部8,8´に確実に固定すると良い。
【0020】次に、図3に示すように、従来から使用し
ているトリガーワイヤー4はそのままで、石英非反応性
部材5からなる管部材、例えば石英ガラス製の管を利用
し、これを発光管部6に沿うワイヤー4の湾曲部分に通
して用いる方法が考えられる。単体の石英ガラス管を用
いる場合は、事前に発光管部6の曲率に合うように曲げ
加工してから用いれば良い。また直管状の石英ガラス管
を利用する場合は、ワイヤー4が発光管部6の表面にぴ
たりと石英ガラス管を介して取り付くように適切な長さ
に切って複数個の石英ガラス管を用いれば良い。
【0021】これらの方法を用いると、金属製のトリガ
ーワイヤー4と発光管部6表面は直接には接触しないの
で電解腐食による劣化現象は起こらない。
【0022】また、石英管は十分高温に耐えるもので、
600℃程度の発光管部6表面と接触していても軟化して
発光管部6表面と溶着する事はない。石英管は十分に細
いものであるがトリガーワイヤー4に比較すると大きな
ものなので、アークから放射される光を遮蔽したり散乱
させることによる影響が懸念される。
【0023】そのような場合は図6に示したようなワイ
ヤー4のねじり部41を利用し、トリガーワイヤー4が
発光管部6に接触しない範囲で石英管を適当な間隔をお
いて配置すれば良い。ワイヤー4のねじり部41は例え
ばワイヤーの一方を固定し他方を一巻きして引っ張れば
形成されるものである。
【0024】
【実施例】具体的実施例について以下に説明する。 [実施例1]図2に示すように、ランプ1はランプ入力
10kWの超高圧水銀ランプであり、その電気特性は、84V
119Aである。発光管部6の形状は最大径100mm、発光
管部長さ142mm、発光管部曲率半径95mmである。点灯圧
力は2.2Mpaである。トリガーワイヤー4は線径0.5mm、
材質ステンレスのワイヤーであり、トリガーワイヤーの
取付け方としては、封止管部8,8´部分のリングを2
重にし、発光管部部分は最大径部分で発光管部表面より
トリガーワイヤー4を5mm程度浮かせた。
【0025】[実施例2]ランプ1は実施例1と同じで
ある。図3に示すように、トリガーワイヤー4は線径0.
35mm、 材質ステンレスのワイヤーであり、石英非反応
性部材5として石英ガラス製で、形状が外径3mm内径1.3
mm長さ7mmの円管部材をトリガーワイヤー4の外周に取
り付けた。該円管部材は発光管部6に沿う湾曲部分に密
に詰めた形で取り付けた。
【0026】[実施例3]ランプ1は実施例1と同じで
ある。図4に示すように、トリガーワイヤー4は線径0.3
2mm、材質ニクロムである。石英非反応性部材5として
石英ガラス製で、形状が外径3mm内径1.3mm長さ10mmの円
管部材を発光管部に沿う湾曲部分で約12mmごとにワイヤ
ーのねじり部41をつくり、石英非反応性部材5として
の石英ガラスはねじり部の一つ飛ばし毎にトリガーワイ
ヤー4の外周に取り付けた。
【0027】発明の効果を示す実験結果を説明する。実
験結果を図7に示す。上記実施例2及び3に基づいて製作
したランプ1を点灯したところ、トリガーワイヤー4の
接触部分のガラスの劣化現象が500時間を過ぎても全く
認められなかった。
【0028】また、トリガーワイヤー4に取付けた、石
英非反応性部材5としての石英ガラス管が発光管部と溶
着したり、割れたりする現象も見られなかった。もちろ
ん、ランプの点灯性については、従来製品と変わらなか
った。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
20mg/cm以上の水銀を封入した大型のショート
アーク水銀ランプにおいて、従来のトリガーワイヤーの
効果を減ずることなく発光管部表面に失透に似た劣化を
起こさないショートアーク水銀ランプとすることができ
る。
【0030】特に、動作電圧が50Vを超えるようなラ
ンプにおいて、失透に似た劣化現象を効果的に抑制す
る。
【0031】また、トリガーワイヤーの表面を石英ガラ
スとの非反応性部材で覆うことで確実にトリガーワイヤ
ーを発光管部から離間させることができ、確実に発光管
部表面に失透に似た劣化を起こさないショートアーク水
銀ランプとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来例を示す。
【図2】 本発明の実施例1を示す。
【図3】 本発明の実施例2を示す。
【図4】 本発明の実施例3を示す。
【図5】 本発明に使用するトリガーワイヤーの形状の
一例を示す。
【図6】 本発明におけるトリガーワイヤーと石英非反
応性部材との配置の一例を示す。
【図7】 本発明の効果を見る実験結果を示す。
【符号の説明】
1 ランプ 2 陰極 3 陽極 4 トリガーワイヤー 41 ねじり部 5 石英非反応性部材 6 発光管部 7、7´ 口金 8、8´ 封止部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英ガラス製発光管内に一対の陽極と陰
    極が対向配置され、始動用の希ガスと20mg/cm
    以上の水銀が封入されたショートアーク型水銀ランプに
    おいて、発光管部分に配置されるトリガーワイヤーが発
    光管表面に接触しないように取り付けられたことを特徴
    とするショートアーク型水銀ランプ。
  2. 【請求項2】 動作電圧が50V以上であることを特徴
    とする請求項1に記載のショートアーク型水銀ランプ。
  3. 【請求項3】 発光管部分に配置されるトリガーワイヤ
    ーの表面を石英ガラスとの非反応性部材で覆ったことを
    特徴とする請求項1または請求項2に記載のショートア
    ーク型水銀ランプ。
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