JP2009152046A - Discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電ランプに関し、特に、半導体ウェハ、液晶基板、プリント基板、カラーフィルタなどの露光用光源、或いは、映画館などのスクリーンに対し映像を投影するための画像投影用光源として使用される放電ランプに関する。 The present invention relates to a discharge lamp, and in particular, is used as an exposure light source such as a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, a printed circuit board, a color filter, or an image projection light source for projecting an image on a screen of a movie theater or the like. It relates to a discharge lamp.
半導体ウェハ等の製造工程においては、中心波長３６５ｎｍの紫外線を放射するショートアーク型放電ランプが使用されている。このような放電ランプにおいては、製造工程におけるスループットを向上させるために、半導体ウェハ等の被処理体への露光を迅速に行うことが必要とされていることから、波長３６５ｎｍの紫外線の出力を高くすることが要求されている。 In the manufacturing process of a semiconductor wafer or the like, a short arc type discharge lamp that emits ultraviolet light having a center wavelength of 365 nm is used. In such a discharge lamp, in order to improve the throughput in the manufacturing process, it is necessary to rapidly expose the object to be processed such as a semiconductor wafer, so that the output of ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is increased. Is required to do.
放電ランプから放射される紫外線の出力を上げると、放電ランプの電子衝突を受ける側の電極の先端部の温度が極めて高い状態になって電極の先端部が溶融して変形することにより、放電アークが不安定になったり、また、電極を構成する物質が蒸発した発光管の内壁面に付着することにより発光管の外方へ照射される紫外線の出力が低下する、という不具合の発生が予測される。従来は、このような不具合の発生を防止するため、電極の内部に冷却水の水路を設けて、放電ランプと別に設けた水冷機構により、電極の内部に冷却水を循環させて電極の先端部の温度上昇を抑制する、所謂水冷式の放電ランプが、特許文献１に開示されている。 When the output of ultraviolet rays emitted from the discharge lamp is increased, the temperature of the tip of the electrode on the side of the discharge lamp subjected to electron collision becomes extremely high, and the tip of the electrode melts and deforms, thereby causing a discharge arc. It is predicted that there will be a problem that the output of the ultraviolet rays irradiated to the outside of the arc tube will be reduced due to the instability of the electrode and the substances constituting the electrodes adhering to the inner wall surface of the arc tube The Conventionally, in order to prevent the occurrence of such a problem, a cooling water channel is provided inside the electrode, and the cooling water is provided separately from the discharge lamp to circulate the cooling water inside the electrode, thereby leading the tip of the electrode. A so-called water-cooled discharge lamp that suppresses the temperature rise is disclosed in Patent Document 1.
その一方で、水冷機構を設けることなく電極の先端部の温度上昇を抑制することのできる放電ランプが特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された放電ランプは、発光管の内部に一対の電極が対向して配置され、少なくとも一方の電極が、内部に密閉空間が形成された電極本体の内部に、電極本体を構成する金属の融点よりも低い融点を有する金属からなる伝熱体が封入された構成を備えている。同文献に開示される放電ランプによれば、点灯時に溶融した伝熱体が電極本体の内部に形成された密閉空間内で対流することにより、電極の先端部で発生した熱を溶融した伝熱体を介して電極の後端部方向へ効率良く輸送することができるため、電極の先端部の温度上昇を抑制することができる、とされている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a discharge lamp that can suppress the temperature rise at the tip of the electrode without providing a water cooling mechanism. The discharge lamp disclosed in Patent Document 2 is configured such that a pair of electrodes are arranged to face each other inside an arc tube, and at least one of the electrodes forms an electrode body inside an electrode body in which a sealed space is formed. And a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than the melting point of the metal to be sealed. According to the discharge lamp disclosed in this document, the heat transfer material melted at the time of lighting is convected in a sealed space formed inside the electrode body, thereby melting the heat generated at the tip of the electrode. Since it can be efficiently transported in the direction of the rear end portion of the electrode through the body, the temperature rise at the front end portion of the electrode can be suppressed.
しかしながら、特許文献２に開示される放電ランプにおいては、放電ランプの点灯時に電子衝突を受ける側の電極が破損して、電極本体から漏れ出した伝熱体が発光管の内壁に付着することによって、発光管の外方へ放射される紫外線の出力が低下する、という問題があった。このような問題が発生する原因は、例えば次のように考えられる。 However, in the discharge lamp disclosed in Patent Document 2, when the discharge lamp is turned on, the electrode that receives the electron collision is damaged, and the heat transfer body leaking from the electrode body adheres to the inner wall of the arc tube. There has been a problem that the output of ultraviolet rays emitted to the outside of the arc tube is reduced. The cause of such a problem is considered as follows, for example.
すなわち、放電ランプの点灯時に電極の先端部が高温状態になると、電極本体と伝熱体とがそれぞれ熱膨張するが、電極本体の熱膨張係数に比して伝熱体の熱膨張係数が高いことによって、電極本体よりも伝熱体の方が大きく膨張して電極の内壁に対して負荷がかかり、電極がこの負荷に耐えられなくなって破損したものと考えられる。
例えば、特許文献２に開示されているように、Ｗ（タングステン）からなる電極の内部にＡｇ（銀）からなる伝熱体が封入されている場合においては、２９３ＫでのＡｇの熱膨張係数は１８．９×１０−６／Ｋであり、同温度でのＷの熱膨張係数は４．３×１０−６／Ｋであることから、電極の熱膨張に比して伝熱体の熱膨張が過大になることによって電極が破損するものと考えられる。
That is, when the tip of the electrode is in a high temperature state when the discharge lamp is turned on, the electrode body and the heat transfer body each thermally expand, but the thermal expansion coefficient of the heat transfer body is higher than the thermal expansion coefficient of the electrode body. Thus, it is considered that the heat transfer body expands more than the electrode body and a load is applied to the inner wall of the electrode, and the electrode cannot withstand this load and is damaged.
For example, as disclosed in Patent Document 2, when a heat transfer body made of Ag (silver) is enclosed inside an electrode made of W (tungsten), the thermal expansion coefficient of Ag at 293K is a 18.9 × 10 -6 / K, the thermal expansion coefficient of W at the same temperature is 4.3 × 10 -6 / K, the thermal expansion of the heat conductor than the thermal expansion of the electrode It is considered that the electrode is damaged due to an excessively large thickness.
このような問題は、例えば、電極の肉厚を大きくして電極の機械的強度を高くすることによって解決することができると考えられる。ところが、そのようにした場合には、電極の体積に占める伝熱体の体積の割合を減らさざるを得ないため、伝熱体の対流による熱輸送効果が低いものとなって、電極の先端部の温度上昇を十分に抑制することができない、という問題がある。 Such a problem can be solved, for example, by increasing the electrode thickness to increase the mechanical strength of the electrode. However, in such a case, since the ratio of the volume of the heat transfer body to the volume of the electrode must be reduced, the heat transport effect due to the convection of the heat transfer body becomes low, and the tip of the electrode There is a problem that the temperature rise cannot be sufficiently suppressed.
以上から、本発明は、電極の内部に形成された密閉空間に、電極よりも融点の低い金属よりなる伝熱体が封入されてなる電極を備える放電ランプにおいて、放電ランプの点灯時に、電極の先端部の温度上昇を抑制することができるものでありながら、電極が破損することを防止することを目的とする。 As described above, the present invention provides a discharge lamp including an electrode in which a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than that of an electrode is enclosed in a sealed space formed inside the electrode. The object is to prevent the electrode from being damaged while being able to suppress the temperature rise at the tip.
本発明は、発光管の内部に一対の電極が対向して配置され、前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極は、その内部に形成された密閉空間内に、電極を構成する金属の融点より低い融点を有する金属よりなる伝熱体が封入された放電ランプにおいて、
前記伝熱体に、２９３Ｋ（ケルビン）において以下の関係１及び関係２を満たす物性を有する、伝熱体とは別体の金属粒子を含有したことを特徴とする。
（関係１） 前記伝熱体の熱膨張係数に比して前記金属粒子の熱膨張係数が小さい
（関係２） 前記伝熱体の密度に比して前記金属粒子の密度が大きい
According to the present invention, a pair of electrodes are arranged inside an arc tube so as to face each other, and at least one of the pair of electrodes has a melting point of a metal constituting the electrode in a sealed space formed therein. In a discharge lamp in which a heat transfer body made of a metal having a lower melting point is enclosed,
The heat transfer body contains metal particles that are separate from the heat transfer body and have physical properties satisfying the following relations 1 and 2 at 293K (Kelvin).
(Relation 1) The thermal expansion coefficient of the metal particles is smaller than the thermal expansion coefficient of the heat transfer body (Relation 2) The density of the metal particles is larger than the density of the heat transfer body.
さらに、前記金属粒子は、前記伝熱体と反応して合金を形成する金属を除く金属からなることを特徴とする。 Furthermore, the metal particles are made of a metal excluding a metal that reacts with the heat transfer body to form an alloy.
さらに、前記伝熱体と前記金属粒子の組合せが、以下の組合せ１ないし組合せ３のうちの何れかに該当することを特徴とする。
（組合せ１）
前記伝熱体がＡｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）及びＰｂ（鉛）のうち何れか一種又は二種以上を含む金属であり、前記金属粒子がＷ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）及びＲｅ（レニウム）のうち何れか一種又は二種以上を含む粒子である。
（組合せ２）
前記伝熱体がＣｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）及びＳｎ（錫）のうち何れか一種又は二種以上を含む金属であり、前記金属粒子がＷ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｒｅ（レニウム）及びＭｏ（モリブデン）のうち何れか一種又は二種以上を含む粒子である。
（組合せ３）
前記伝熱体がＡｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）、Ｐｂ（鉛）及びＡｕ（金）のうち何れか一種又は二種以上を含む金属であり、前記金属粒子がＲｅ（レニウム）を含む粒子である。
Furthermore, the combination of the heat transfer body and the metal particles corresponds to any one of the following combinations 1 to 3.
(Combination 1)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Ag (silver), Cu (copper), In (indium), Zn (zinc), Sn (tin) and Pb (lead), The metal particles are particles containing one or more of W (tungsten), Ta (tantalum), and Re (rhenium).
(Combination 2)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Cu (copper), In (indium), Zn (zinc), and Sn (tin), and the metal particles are W (tungsten), Ta ( A particle containing one or more of tantalum), Re (rhenium), and Mo (molybdenum).
(Combination 3)
The heat transfer body contains one or more of Ag (silver), Cu (copper), In (indium), Zn (zinc), Sn (tin), Pb (lead), and Au (gold). It is a metal, and the metal particles are particles containing Re (rhenium).
さらに、前記放電ランプは、その管軸が垂直方向に配置して点灯される放電ランプであって、前記一方の電極は鉛直方向の上側に配置されることを特徴とする。 Further, the discharge lamp is a discharge lamp that is lit with its tube axis arranged in a vertical direction, wherein the one electrode is arranged on the upper side in the vertical direction.
さらにまた、本発明は、発光管の内部に一対の電極が対向して配置され、少なくとも一方の電極は、基端側に開口を有する有底筒状の基体部と、この基体部の内部空間内に嵌入される蓋部とにより形成される密閉空間内に、前記基体部を構成する金属の融点よりも低い融点を有する金属よりなる伝熱体が封入された放電ランプの製造方法において、少なくとも以下の工程を備えたことを特徴とする。
（工程１）
前記基体部の内部空間内に前記伝熱体を導入する工程
（工程２）
前記基体部の内部空間内に前記伝熱体とは別体の金属粒子を導入する工程
（工程３）
前記工程１及び工程２の後に、前記基体部の内部空間内に前記蓋部を嵌入する工程
（工程４）
前記工程３の後に、前記基体部と前記蓋部とを溶接する工程
Furthermore, according to the present invention, a pair of electrodes are arranged inside the arc tube so as to face each other, and at least one of the electrodes has a bottomed cylindrical base portion having an opening on the base end side, and an internal space of the base portion. In a manufacturing method of a discharge lamp in which a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than the melting point of the metal constituting the base part is enclosed in a sealed space formed by a lid part fitted therein, at least The following steps are provided.
(Process 1)
Step of introducing the heat transfer body into the internal space of the base portion (Step 2)
Step of introducing metal particles separate from the heat transfer body into the internal space of the base portion (Step 3)
After the step 1 and step 2, the step of inserting the lid portion into the internal space of the base portion (step 4)
After the step 3, the step of welding the base portion and the lid portion
本発明の放電ランプにおいては、密閉空間を有する電極の内部に電極を構成する金属よりも融点の低い金属からなる伝熱体が封入されているので、放電ランプの点灯時に溶融した伝熱体の対流によって、電極の先端部の熱を電極の後端部方向へ輸送することができるため、電極の先端部の温度上昇を抑制することができる。 In the discharge lamp of the present invention, since the heat transfer body made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the electrode is enclosed in the electrode having the sealed space, the heat transfer body melted when the discharge lamp is turned on. Convection allows the heat at the tip of the electrode to be transported in the direction of the rear end of the electrode, thereby suppressing an increase in temperature at the tip of the electrode.
しかも、伝熱体に伝熱体とは別体の金属粒子が含まれており、伝熱体と金属粒子は以下の関係１及び２に示す物性を有しているので、放電ランプの点灯時において、伝熱体の熱膨張量が少なくなり、電極の内壁に加わる負荷が小さくなるので、電極の破損を防止することができる。尚、以下の関係１及び２の「熱膨張係数」及び「密度」は、２９３Ｋ（ケルビン）における数値である。
（関係１） 伝熱体の熱膨張係数に比して金属粒子の熱膨張係数が小さい
（関係２） 伝熱体の密度に比して金属粒子の密度が大きい
In addition, since the heat transfer body includes metal particles that are separate from the heat transfer body, and the heat transfer body and the metal particles have the physical properties shown in the following relations 1 and 2, when the discharge lamp is turned on In this case, since the amount of thermal expansion of the heat transfer body is reduced and the load applied to the inner wall of the electrode is reduced, the electrode can be prevented from being damaged. In the following relations 1 and 2, “thermal expansion coefficient” and “density” are numerical values at 293 K (Kelvin).
(Relation 1) The thermal expansion coefficient of the metal particles is smaller than the thermal expansion coefficient of the heat transfer body (Relation 2) The density of the metal particles is larger than the density of the heat transfer body
関係１を満たす必要があるのは、次の理由による。伝熱体に伝熱体とは別体の金属粒子が含まれていることにより、放電ランプの点灯時に、伝熱体の熱膨張が金属粒子によって負荷が低減されると考えられる。ただし、伝熱体の熱膨張係数に比して金属粒子の熱膨張係数が大きいと、伝熱体の熱膨張による負荷を低減するどころか伝熱体以上に金属粒子が熱膨張することになるので、却って、電極の内壁に対する負荷が大きくなって、電極の破損を助長すると考えられるからである。 The relationship 1 needs to be satisfied for the following reason. It is considered that when the heat transfer body contains metal particles separate from the heat transfer body, the thermal expansion of the heat transfer body is reduced by the metal particles when the discharge lamp is turned on. However, if the thermal expansion coefficient of the metal particles is larger than the thermal expansion coefficient of the heat transfer body, the metal particles will expand more than the heat transfer body, rather than reducing the load due to the thermal expansion of the heat transfer body. On the contrary, it is considered that the load on the inner wall of the electrode is increased, which promotes the breakage of the electrode.
関係２を満たす必要があるのは、次の理由による。伝熱体は、伝熱体を備える電極がその先端部に近付くにつれて次第に高温となることに伴って、電極先端部に近付くにつれて次第に高温となる。そのため、電極の先端部寄りの伝熱体ほど熱膨張量が大きいので、放電ランプの点灯時に金属粒子が電極の底面に沈んでいることが望ましい。従って、放電ランプの点灯時に、金属粒子が伝熱体の融液中に沈んで電極の底面（電極先端部の内面）に位置するようにするため、伝熱体の密度に比して金属粒子の密度を高くすることが必要である。 The relationship 2 needs to be satisfied for the following reason. The heat transfer body gradually becomes higher in temperature as the electrode provided with the heat transfer body approaches the front end thereof, and gradually becomes higher in temperature as it approaches the electrode front end. For this reason, since the heat transfer body closer to the tip of the electrode has a larger amount of thermal expansion, it is desirable that the metal particles sink to the bottom surface of the electrode when the discharge lamp is turned on. Therefore, when the discharge lamp is turned on, the metal particles sink into the melt of the heat transfer body and are positioned on the bottom surface of the electrode (the inner surface of the electrode tip), so that the metal particles are larger than the density of the heat transfer body. It is necessary to increase the density.
図１は、本発明の放電ランプの全体の構成を示す正面図である。
発光管１０は、石英ガラスからなり、略球状の発光部１１の両端にロッド状の封止部１２が一体に連続して形成されている。この発光部１１内には、各々金属製の陽極１４および陰極１６よりなる一対の電極が互いに対向するよう配置されている。陽極１４，陰極１６の各々から伸びる電極芯棒１７が、封止部１２において保持されると共に、当該封止部１２内において気密に設けられた金属箔（不図示）を介して外部リード棒または外部端子に接続され、これに外部電源が接続される。発光部１１内には、所定量の水銀、キセノン、アルゴンなどの発光物質や始動用ガスが封入されている。
FIG. 1 is a front view showing the overall configuration of the discharge lamp of the present invention.
The
このような放電ランプは、外部電源より電力が供給されることにより、陽極１４と陰極１６との間でアーク放電が生じて発光するものである。図１の例に示す放電ランプにおいては、陽極１４が鉛直方向上方側、陰極１６が鉛直方向下方側となる姿勢で配置され、すなわち、発光部１１の管軸が、地面に対して垂直方向に支持されて点灯される、垂直点灯型のものである。
Such a discharge lamp emits light by arc discharge between the
図２は、陽極１４の拡大断面図である。陽極１４は、陰極１６と対向する先端部１４Ａが鉛直方向下方に位置する状態で示されている。陽極１４は、基体部２０と蓋部４０とが嵌合されて溶接されることにより形成された密閉空間Ｃの内部に伝熱体Ｄが封入されて構成されている。伝熱体Ｄは、密閉空間Ｃ内に満杯に封入されるよりも、多少の空隙を介在させて封入すると効果的である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the
基体部２０は、基端部（陽極１４の先端部１４Ａと反対の端部）の端面に開口２１を有する内部空間２２が形成された有底円筒状であって、当該基端部に径方向外方に突出する基体部側フランジ部２４が形成されている。この基体部側フランジ部２４は、径方向に伸びる基体部側平坦面２３と、この基体部側平坦面２３の外周縁に連続し、先端方向に向かうに従って径方向内方に伸びる基体部側斜面２６とを有している。基体部２０の内部空間２２側の底部２２Ａには、放電ランプの点灯時に溶融した伝熱体Ｄがスムーズに対流するよう丸みが形成されている。
この基体部側フランジ部２４は、基体部２０の基端部に接近した位置に周方向に伸びる環状溝２５が形成されており、当該環状溝２５が当該基体部側斜面２６によって形成されている。そして、基体部側フランジ部２４の外径は、基体部２０の外径より小さいものとされている。これにより、基体部２０と蓋部４０の溶接後においても、基体部２０の外径より大径となる箇所が形成されることがなく、放電ランプの組み立て時において、基体部２０の外径よりも内径の大きいガラス管を使用する必要がない。従って、設計変更の必要もなく、従来の封体を利用できるという利点がある。
The
The base portion
蓋部４０は、全体が円錐台状の蓋部本体４１と、この蓋部本体４１の底面の中央から突出するよう一体に形成された円柱状の嵌入部４２とよりなる。この蓋部本体４１は、基体部側フランジ部２４と同一の外径を有する蓋部側フランジ部４４を有している。この蓋部側フランジ部４４は、径方向外方に伸びる蓋部側平坦面４３と、この蓋部側平坦面４３の外周縁に連続し、基端方向に向かうに従って径方向内方に伸びる円環状の蓋部側斜面４６とを有する円錐台形状とされている。そして、嵌入部４２は、蓋部側平坦面４３から先端方向に突出する状態で形成され、基体部２０の内部空間２２の内径に適合する外径を有している。
The
そして、基体部２０の内部空間２２内に蓋部４０の嵌入部４２が嵌入され、基体部側フランジ部２４の基体部側平坦面２３に蓋部側フランジ部４４の蓋部側平坦面４３が当接されて密接され、その状態で重なりあった基体部側フランジ部２４の外周縁部と蓋部側フランジ部４４の外周縁部とが溶接されて環状の溶接部Ｙが形成されている。
Then, the
密閉空間Ｃ内には、希ガスが所定の圧力となるよう封入されている。具体的には、密閉空間Ｃの内容積に対して伝熱体Ｄが５０％以上封入されている場合には、希ガスが１気圧以上封入され、これにより、伝熱体Ｄと密閉空間Ｃの内表面との界面において気泡の発生が防止される。一方、密閉空間Ｃの内容積に対して伝熱体Ｄの封入量が少ない場合には、密閉空間Ｃ内を大気圧よりも低い圧力状態とすることにより、伝熱体Ｄの沸騰を促進させ、沸騰伝達による熱輸送効果を期待することができる。 A rare gas is sealed in the sealed space C so as to have a predetermined pressure. Specifically, when the heat transfer body D is enclosed by 50% or more with respect to the internal volume of the sealed space C, the rare gas is sealed by 1 atm or more, whereby the heat transfer body D and the sealed space C are sealed. Bubbles are prevented from being generated at the interface with the inner surface. On the other hand, when the amount of the heat transfer body D enclosed is small relative to the inner volume of the sealed space C, the boiling of the heat transfer body D is promoted by setting the inside of the sealed space C to a pressure state lower than the atmospheric pressure. The heat transport effect due to boiling transfer can be expected.
陽極１４は、何れも高融点を有する金属からなり、具体的には、タングステン、レニウム、タンタルなど、融点が約３０００℃以上の金属からなるものである。これらの中でも特にタングステンが好ましい。同様に、陰極１６を構成する物質もタングステンであることが好ましい。一方、伝熱体Ｄは、電極を構成する金属に比較して、点灯時における融点が低い金属からなり、具体的に電極がタングステンにより構成されている場合には、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）、Ｐｂ（鉛）、Ａｕ（金）などが用いられる。
The
このような本発明に係る陽極１４には、伝熱体Ｄの他に、伝熱体Ｄとは別体である金属粒子Ｍが封入されている。金属粒子Ｍは、上記の関係１、２を満たすよう伝熱体Ｄとの関係を考慮して選択する必要があり、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｒｅ（レニウム）及びＭｏ（モリブデン）を用いることができる。表１は、伝熱体Ｄと金属粒子Ｍの物性を示す。表１に示す熱膨張係数及び密度は、２９３Ｋにおける値である。
In addition to the heat transfer body D, metal particles M that are separate from the heat transfer body D are enclosed in the
詳細は後述する実験結果に示しているが、例えば、伝熱体Ｄと金属粒子Ｍの組合せは以下のようになる。
（組合せ１）
前記伝熱体がＡｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）及びＰｂ（鉛）のうち何れか一種又は二種以上を含む金属であり、前記金属粒子がＷ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）及びＲｅ（レニウム）のうち何れか一種又は二種以上を含む粒子である。
（組合せ２）
前記伝熱体がＣｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）及びＳｎ（錫）のうち何れか一種又は二種以上を含む金属であり、前記金属粒子がＷ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｒｅ（レニウム）及びＭｏ（モリブデン）のうち何れか一種又は二種以上を含む粒子である。
（組合せ３）
前記伝熱体がＡｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）、Ｐｂ（鉛）及びＡｕ（金）のうち何れか一種又は二種以上を含む金属であり、前記金属粒子がＲｅ（レニウム）を含む粒子である。
The details are shown in the experimental results described later. For example, the combination of the heat transfer body D and the metal particles M is as follows.
(Combination 1)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Ag (silver), Cu (copper), In (indium), Zn (zinc), Sn (tin) and Pb (lead), The metal particles are particles containing one or more of W (tungsten), Ta (tantalum), and Re (rhenium).
(Combination 2)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Cu (copper), In (indium), Zn (zinc), and Sn (tin), and the metal particles are W (tungsten), Ta ( A particle containing one or more of tantalum), Re (rhenium), and Mo (molybdenum).
(Combination 3)
The heat transfer body contains one or more of Ag (silver), Cu (copper), In (indium), Zn (zinc), Sn (tin), Pb (lead), and Au (gold). It is a metal, and the metal particles are particles containing Re (rhenium).
例えば、陽極１４の密閉空間Ｃには、伝熱体Ｄと共にＷの粒子を封入することもできるし、また、伝熱体Ｄと共にＷの粒子とＴａの粒子を封入することもできる。
For example, W particles can be enclosed together with the heat transfer body D in the sealed space C of the
金属粒子Ｍは、放電ランプの点灯時、消灯時に係らずとけずに粒状であることが好ましい。また、金属粒子Ｍは、陽極１４や伝熱体Ｄと反応して合金を形成しない金属であることが望ましい。ただし、放電ランプの点灯時に粒形状を維持することができるのであれば、陽極１４や伝熱体Ｄと多少は反応するものであっても良い。
仮に、金属粒子Ｍが粒形状を維持することができないと、放電ランプの点灯時に伝熱体Ｄの熱膨張による負荷を低減できず、また、陽極１４と金属粒子Ｍとが反応することによって電極の割れ、脆化などが生じて電極性能を損なう虞があるからである。
The metal particles M are preferably granular regardless of whether the discharge lamp is turned on or off. The metal particles M are desirably a metal that does not react with the
If the metal particles M cannot maintain the particle shape, the load due to the thermal expansion of the heat transfer body D cannot be reduced when the discharge lamp is turned on, and the
このような本発明に係る陽極１４は、例えば以下の工程を経て製造される。
（工程１）
基体部２０の内部空間２２内に伝熱体Ｄを導入する。
（工程２）
基体部２０の内部空間２２内に金属粒子Ｍを導入する。
（工程３）
工程１及び２の後に、基体部側平坦面２３上に蓋部側平坦面４３を当接した状態になるよう、基体部２０の内部空間２２に対し開口２１から蓋部４０の嵌入部４２を嵌入させる。
（工程４）
工程３の後に、互いに隣接する基体部側フランジ部２４および蓋部側フランジ部４４の外周縁部分をその全周にわたって溶接することで溶接部Ｙを形成する。
Such an
(Process 1)
The heat transfer body D is introduced into the
(Process 2)
Metal particles M are introduced into the
(Process 3)
After Steps 1 and 2, the
(Process 4)
After the step 3, the welded portion Y is formed by welding the outer peripheral edge portions of the base portion
以上のような本発明の放電ランプによれば、密閉空間を有する電極の内部に電極を構成する金属よりも融点の低い金属からなる伝熱体が封入されているので、放電ランプの点灯時に溶融した伝熱体の対流によって、電極の先端部の熱を電極の後端部方向へ輸送することができるため、電極の先端部の温度上昇を抑制することができる。
しかも、陽極１４の内部に、伝熱体Ｄと伝熱体Ｄとは別体の金属粒子Ｍとが封入され、伝熱体Ｄと金属粒子Ｍとが上記した関係１及び関係２を満たすよう選択されていることから、次の理由により、放電ランプの点灯時に陽極１４が破損することを確実に防止することができると考えられる。
According to the discharge lamp of the present invention as described above, since the heat transfer body made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the electrode is enclosed inside the electrode having the sealed space, it is melted when the discharge lamp is turned on. The heat at the tip of the electrode can be transported in the direction of the rear end of the electrode by the convection of the heat transfer body, so that the temperature rise at the tip of the electrode can be suppressed.
Moreover, the heat transfer body D and the metal particles M separate from the heat transfer body D are enclosed in the
図３に示すように、一定の体積の空間Ｘ内に、（Ａ）密閉空間Ｃ内に伝熱体Ｄと金属粒子Ｍとが封入されている場合、（Ｂ）密閉空間Ｃ内に伝熱体Ｄのみが封入されている場合とを比較して検討する。同一体積の空間Ｘにおける熱膨張量を検討すると、（Ａ）の場合には、金属粒子が含まれている分だけ、（Ｂ）の場合と比較して相対的に熱膨張量が小さくなる。従って、本発明の放電ランプのように、密閉空間Ｃ内に伝熱体Ｄの他に金属粒子Ｍを封入することにより、密閉空間Ｃ内に伝熱体Ｄのみを封入した場合と比較して、同一体積の空間における熱膨張量が小さくなるために、陽極１４の内壁に対する負荷を小さくすることができるので、陽極１４の破損を防止することができる。
As shown in FIG. 3, when (A) the heat transfer body D and the metal particles M are enclosed in the space X having a constant volume, (B) the heat transfer in the sealed space C. Consider the case in which only the body D is enclosed. Examining the amount of thermal expansion in the space X of the same volume, in the case of (A), the amount of thermal expansion is relatively smaller than that in the case of (B) by the amount of containing metal particles. Therefore, as in the discharge lamp of the present invention, by encapsulating the metal particles M in addition to the heat transfer body D in the sealed space C, compared to the case where only the heat transfer body D is sealed in the sealed space C. Since the amount of thermal expansion in the space of the same volume is reduced, the load on the inner wall of the
〔実験１〕
以下に本発明の効果を確認するために行った実験１について説明する。図１及び図２に示す構成に従い、以下の設計によって実験用ランプを７種類作製した。実験１は、伝熱体ＤがＡｇであり、金属粒子ＭがＷ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｈｆ及びＢの何れかであるか或いは金属粒子Ｍを備えていない。
＜放電ランプ＞
発光部１１の内容積：１８３０ｃｍ３
封入水銀量：２８．２ｍｇ／ｃｍ３
立上り電流：１８０Ａ
陽極１４の全長：５５ｍｍ
陽極１４の外径：３０ｍｍ
陽極１４（基体部２０）の肉厚：４ｍｍ
密閉空間Ｃの体積に対する伝熱体Ｄの体積の割合：６０％
密閉空間Ｃの体積に対する金属粒子Mの体積の割合：１０％
[Experiment 1]
Hereinafter, Experiment 1 performed to confirm the effect of the present invention will be described. In accordance with the configuration shown in FIGS. 1 and 2, seven types of experimental lamps were produced by the following design. In Experiment 1, the heat transfer body D is Ag, and the metal particles M are any of W, Ta, Re, Fe, Hf, and B, or the metal particles M are not provided.
<Discharge lamp>
Internal volume of the light emitting part 11: 1830 cm 3
Encapsulated mercury content: 28.2 mg / cm 3
Rise current: 180A
Total length of anode 14: 55 mm
Thickness of anode 14 (base part 20): 4 mm
Ratio of volume of heat transfer body D to volume of sealed space C: 60%
Ratio of volume of metal particle M to volume of sealed space C: 10%
このような７種類の実験用ランプのそれぞれについて、立上り電流１８０Ａで点灯駆動させたときに陽極１４が破損するかどうかを目視によって確認する実験を行った。その実験結果を表２に示す。表２において、『○』は破損無しを、『×』は破損有りを示す。
For each of these seven types of experimental lamps, an experiment was conducted to visually confirm whether or not the
表２に示す実験結果より、以下の事実が判明した。
金属粒子ＭがＷ、Ｔａ及びＲｅであるランプＡｇ−２、Ａｇ−３及びＡｇ−４は、点灯試験を１０回繰り返したが陽極１４が破損しなかった。
金属粒子Ｍが入っていないランプＡｇ−１は、伝熱体Ｄの熱膨張に陽極１４が耐えることが出来ずに陽極１４が破損した。
金属粒子ＭがＦｅ、Ｈｆ及びＢであるランプＡｇ−５、Ａｇ−６及びＡｇ−７は、陽極１４が破損した。
From the experimental results shown in Table 2, the following facts were found.
For the lamps Ag-2, Ag-3, and Ag-4 in which the metal particles M are W, Ta, and Re, the lighting test was repeated 10 times, but the
In the lamp Ag-1 not containing the metal particles M, the
In the lamps Ag-5, Ag-6, and Ag-7 in which the metal particles M are Fe, Hf, and B, the
実験１の７種類の実験用ランプについて、点灯試験後の陽極１４内の伝熱体Ｄ中に金属粒子Ｍがどういう形状で存在しているか、それぞれの陽極を切断して調査を行った。
ランプＡｇ−２、Ａｇ−３及びＡｇ−４は、Ｗ、Ｔａ及びＲｅ粒が陽極１４の底部２２Ａに沈んでいた。少量は、伝熱体Ｄの上方側にも分布していた。Ｗ、Ｔａ及びＲｅ粒は、ランプが消灯するとほとんどが電極先端に沈んだものと推測する。
ランプＡｇ−６は、Ｈｆ粒が陽極１４の底部２２Ａに沈んでいた。少量は、伝熱体Ｄの上方側にも分布していた。Ｈｆ粒は、ランプが消灯するとほとんどが陽極１４の先端部１４Ａに沈んだものと推測する。
ランプＡｇ−５、Ａｇ−７は、Ｆｅ、Ｂ粒が伝熱体Ｄの上方側で粒形状を維持していた。しかし、多少の金属粒は伝熱体Ｄの内部に分布が見られた。
For the seven types of experimental lamps in Experiment 1, the shape of the metal particles M in the heat transfer body D in the
In the lamps Ag-2, Ag-3, and Ag-4, W, Ta, and Re grains were sunk in the bottom 22A of the
In the lamp Ag-6, Hf grains were sunk in the bottom 22A of the
In the lamps Ag-5 and Ag-7, Fe and B grains maintained the grain shape above the heat transfer body D. However, some metal particles were distributed in the heat transfer body D.
この実験１の結果より、以下のことが推測される。
ランプＡｇ−２、Ａｇ−３及びＡｇ−４は、表１に示すようにＷ、Ｔａ及びＲｅの密度がそれぞれＡｇの密度よりも大きいので、Ａｇの融液中において陽極１４の底部２２Ａ付近にＷ、Ｔａ及びＲｅの粒子が沈んでいたと考えられる。しかも、表１に示すように、Ｗ、Ｔａ及びＲｅの熱膨張係数がそれぞれＡｇの熱膨張係数よりも小さいために、Ｗ、Ｔａ及びＲｅの粒子によってＡｇの熱膨張による負荷が低減されることにより、陽極１４（基体部２０）の内壁に対する負荷が低減されて陽極１４が破損しなかったと考えられる。
ランプＡｇ−１は、金属粒子を備えていないので、Ａｇの熱膨張に陽極１４が耐えることができずに陽極１４が破損したものと考えられる。
ランプＡｇ−６は、表１に示すように、Ｈｆの熱膨張係数がＡｇの熱膨張係数よりも大きいことにより、Ａｇの熱膨張による負荷を低減することができずに陽極１４が破損したと考えられる。
ランプＡｇ−５、Ａｇ−７は、表１に示すように、Ｆｅ、Ｂの密度がＡｇの密度よりも小さいために、陽極１４の底部２２Ａ付近にＦｅ、Ｂが存在しなかったと考えられる。従って、Ｆｅ、Ｂの粒子によってＡｇの熱膨張による負荷を低減することができずに、陽極１４が破損したものと考えられる。
From the results of Experiment 1, the following is estimated.
As shown in Table 1, the lamps Ag-2, Ag-3, and Ag-4 have W, Ta, and Re densities higher than the Ag density, respectively. It is considered that W, Ta, and Re particles were sunk. In addition, as shown in Table 1, since the thermal expansion coefficients of W, Ta, and Re are smaller than the thermal expansion coefficient of Ag, the load due to the thermal expansion of Ag is reduced by the particles of W, Ta, and Re. Therefore, it is considered that the load on the inner wall of the anode 14 (base portion 20) was reduced and the
Since the lamp Ag-1 does not include metal particles, it is considered that the
In the lamp Ag-6, as shown in Table 1, when the thermal expansion coefficient of Hf is larger than the thermal expansion coefficient of Ag, the load due to the thermal expansion of Ag cannot be reduced, and the
As shown in Table 1, in the lamps Ag-5 and Ag-7, since the density of Fe and B is smaller than the density of Ag, it is considered that Fe and B did not exist in the vicinity of the bottom 22A of the
以上の実験１の結果より、伝熱体ＤがＡｇである場合には、金属粒子ＭとしてＷ、Ｔａ、及びＲｅを用いることができることが判明した。 From the results of Experiment 1 above, it was found that W, Ta, and Re can be used as the metal particles M when the heat transfer body D is Ag.
〔実験２〕
実験２では、伝熱体ＤがＣｕであり、金属粒子ＭがＷ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏ、Ｈｆ及びＮｂの何れかであるか或いは金属粒子Ｍを入れていない陽極１４を備え、実験１と同様の設計・仕様を有する７種類の実験用ランプを作製した。この７種類の実験用ランプについて実験１と同様にして実験を行った。その結果を表３に示す。表３において、『○』は破損無しを、『×』は破損有りを示す。
[Experiment 2]
In Experiment 2, the heat transfer body D is Cu, and the metal particles M are any of W, Ta, Re, Mo, Hf, and Nb, or an
表３に示す実験結果より、以下の事実が判明した。
金属粒子ＭがＷ、Ｔａ、Ｒｅ、ＭｏであるランプＣｕ−２、Ｃｕ−３、Ｃｕ−４、Ｃｕ−５は、点灯試験を１０回繰り返したが陽極１４が破損しなかった。
金属粒子Ｍが入っていないランプＣｕ−１は、陽極１４が破損した。
金属粒子ＭがＨｆ、ＮｂであるランプＣｕ−６、Ｃｕ−７は、陽極１４が破損した。
From the experimental results shown in Table 3, the following facts were found.
For the lamps Cu-2, Cu-3, Cu-4, and Cu-5 in which the metal particles M are W, Ta, Re, and Mo, the lighting test was repeated 10 times, but the
In the lamp Cu-1 not containing the metal particles M, the
In the lamps Cu-6 and Cu-7 in which the metal particles M are Hf and Nb, the
実験２の７種類の実験用ランプについて、点灯試験後の陽極内の伝熱体中に金属粒がどういう形状で存在しているか、それぞれの陽極を切断して調査を行った。
ランプＣｕ−２、Ｃｕ−３、Ｃｕ−４、Ｃｕ−５は、Ｗ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏの粒子が陽極１４の底部２２Ａの付近に沈んでいた。これらの粒子のうちの少量は、伝熱体Ｄの上方側にも分布していた。これらの金属粒子は、ランプが消灯するとほとんどが陽極１４の底部２２Ａの付近に沈んだものと推測する。
ランプＣｕ−６は、Ｈｆの粒子が陽極１４の底部１４の付近に沈んでいた。これらの粒子のうちの少量は、伝熱体Ｄの上方側にも分布していた。これらの金属粒子は、ランプが消灯するとほとんどが陽極１４の底部２２Ａの付近に沈んだものと推測する。
ランプＣｕ−７は、Ｎｂの粒子が伝熱体Ｄの上方側で粒形状を維持していた。しかし、多少のＮｂの粒子は伝熱体Ｄの内部に分布が見られ、陽極１４の底部２２Ａの付近にＮｂの粒子が殆ど沈んでいなかった。
For the seven types of experimental lamps in Experiment 2, the shape of the metal particles in the heat transfer body in the anode after the lighting test was examined by cutting each anode.
In the lamps Cu-2, Cu-3, Cu-4, and Cu-5, particles of W, Ta, Re, and Mo were sunk in the vicinity of the
In the lamp Cu-6, Hf particles were found near the bottom 14 of the
In the lamp Cu-7, the Nb particles maintained the particle shape above the heat transfer body D. However, some of the Nb particles were distributed inside the heat transfer body D, and the Nb particles were hardly sunk in the vicinity of the bottom 22A of the
この実験２の結果より、以下のことが推測される。
ランプＣｕ−２、Ｃｕ−３、Ｃｕ−４、Ｃｕ−５は、表１に示すようにＷ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏの密度がＣｕの密度よりも大きいので、ランプの点灯時にＣｕの融液中において陽極１４の底部２２Ａの付近にＷ、Ｔａ、Ｒｅ及びＭｏの粒子が沈んでいたと考えられる。しかも、表１に示すようにＷ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏの熱膨張係数がＣｕの熱膨張係数よりも小さいため、Ｗ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏの粒子によってＣｕの熱膨張による負荷が低減されることにより、陽極１４の内壁に対する負荷が低減されて、陽極１４が破損しなかったと考えられる。
ランプＣｕ−１は、金属粒子を備えていないので、Ｃｕの熱膨張に陽極１４が耐えることができずに陽極１４が破損したものと考えられる。
ランプＣｕ−６は、表１に示すようにＨｆの熱膨張係数がＣｕの熱膨張係数よりも大きいことにより、Ｃｕの熱膨張による負荷を低減することができずに、陽極１４が破損したと考えられる。
ランプＣｕ−７は、表１に示すようにＮｂの密度がＣｕの密度よりも小さいために、陽極１４の底部２２Ａの付近にＮｂが存在しなかったと考えられる。従って、Ｃｕの熱膨張をＮｂによって十分に負荷を低減することができずに、陽極１４が破損したと考えられる。
From the results of Experiment 2, the following is estimated.
As shown in Table 1, the lamps Cu-2, Cu-3, Cu-4, and Cu-5 have a density of W, Ta, Re, and Mo higher than that of Cu. It is considered that the particles of W, Ta, Re, and Mo were sunk in the vicinity of the bottom 22A of the
Since the lamp Cu-1 does not include metal particles, it is considered that the
In the lamp Cu-6, as shown in Table 1, since the thermal expansion coefficient of Hf is larger than the thermal expansion coefficient of Cu, the load due to the thermal expansion of Cu cannot be reduced, and the
In the lamp Cu-7, as shown in Table 1, since the density of Nb is smaller than the density of Cu, it is considered that Nb did not exist in the vicinity of the
以上の実験２の結果より、伝熱体ＤがＣｕである場合には、金属粒子ＭとしてＷ、Ｔａ、Ｒｅ及びＭｏを用いることができることが判明した。 From the results of Experiment 2 above, it was found that W, Ta, Re, and Mo can be used as the metal particles M when the heat transfer body D is Cu.
〔実験３〕
実験３では、伝熱体ＤがＩｎであり、金属粒子ＭがＷ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏ及びＨｆの何れかであるか或いは金属粒子Ｍを入れていない陽極１４を備え、実験１と同様の設計・仕様を有する６種類の実験用ランプを作製した。この６種類の実験用ランプについて実験１と同様にして実験を行った。その結果を表４に示す。表４において、『○』は破損無しを、『×』は破損有りを示す。
[Experiment 3]
In Experiment 3, the heat transfer body D is In, and the metal particles M are any one of W, Ta, Re, Mo, and Hf, or the
表４に示す実験結果より、以下の事実が判明した。
金属粒子ＭがＷ、Ｔａ、Ｒｅ、ＭｏであるランプＩｎ−２、Ｉｎ−３、Ｉｎ−４、Ｉｎ−５は、点灯試験を１０回繰り返したが陽極１４が破損しなかった。
金属粒子Ｍが入っていないランプＩｎ−１は、陽極１４が破損した。
金属粒子ＭがＨｆであるランプＩｎ−６は、陽極１４が破損した。
From the experimental results shown in Table 4, the following facts were found.
For the lamps In-2, In-3, In-4, and In-5 in which the metal particles M were W, Ta, Re, and Mo, the lighting test was repeated 10 times, but the
In the lamp In-1 containing no metal particles M, the
In the lamp In-6 in which the metal particles M are Hf, the
実験３の６種類の実験用ランプについて、点灯試験後の陽極内の伝熱体中に金属粒がどういう形状で存在しているか、それぞれの陽極を切断して調査を行った。
ランプＩｎ−２、Ｉｎ−３、Ｉｎ−４、Ｉｎ−５は、Ｗ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏの粒子が陽極１４の底部２２Ａの付近に沈んでいた。これらの粒子のうちの少量は、伝熱体Ｄの上方側にも分布していた。これらの金属粒子は、ランプが消灯するとほとんどが陽極１４の底部２２Ａの付近に沈んだものと推測する。
ランプＩｎ−６は、Ｈｆの粒子が陽極１４の底部２２Ａの付近に沈んでいた。これらの粒子のうちの少量は、伝熱体Ｄの上方側にも分布していた。これらの金属粒子は、ランプが消灯するとほとんどが陽極１４の底部２２Ａの付近に沈んだものと推測する。
For the six types of experimental lamps in Experiment 3, the shape of the metal particles in the heat transfer body in the anode after the lighting test was examined by cutting each anode.
In the lamps In-2, In-3, In-4, and In-5, particles of W, Ta, Re, and Mo were sunk in the vicinity of the
In the lamp In-6, Hf particles were found near the bottom 22A of the
この実験３の結果より、以下のことが推測される。
ランプＩｎ−２、Ｉｎ−３、Ｉｎ−４、Ｉｎ−５は、表１に示すようにＷ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏの密度がＩｎの密度よりも大きいので、ランプの点灯時にＩｎの融液中において陽極１４の底部２２Ａの付近にＷ、Ｔａ、Ｒｅ及びＭｏの粒子が沈んでいたと考えられる。しかも、表１に示すようにＷ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏの熱膨張係数がＩｎの熱膨張係数よりも小さいため、Ｗ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｍｏの粒子によってＩｎの熱膨張による負荷が低減されることにより、陽極１４の内壁に対する負荷が低減されて、陽極１４が破損しなかったと考えられる。
ランプＩｎ−１は、金属粒子を備えていないので、Ｉｎの熱膨張に陽極１４が耐えることができずに陽極１４が破損したものと考えられる。
ランプＩｎ−６は、表１に示すようにＨｆの熱膨張係数がＩｎの熱膨張係数よりも大きいことにより、Ｉｎの熱膨張による負荷を低減することができずに、陽極１４が破損したと考えられる。
From the results of Experiment 3, the following is estimated.
In lamps In-2, In-3, In-4, and In-5, as shown in Table 1, the density of W, Ta, Re, and Mo is larger than the density of In. It is considered that the particles of W, Ta, Re, and Mo were sunk in the vicinity of the bottom 22A of the
Since the lamp In-1 does not include metal particles, it is considered that the
As shown in Table 1, in the lamp In-6, the thermal expansion coefficient of Hf is larger than the thermal expansion coefficient of In. Therefore, the load due to the thermal expansion of In cannot be reduced, and the
以上の実験３の結果より、伝熱体ＤがＩｎである場合には、金属粒子ＭとしてＷ、Ｔａ、Ｒｅ及びＭｏを用いることができることが判明した。 From the results of Experiment 3 above, it was found that W, Ta, Re, and Mo can be used as the metal particles M when the heat transfer body D is In.
以上の実験１ないし実験３の結果を統括して検討すると、（関係１）伝熱体Ｄの熱膨張係数に比して金属粒子Ｍの熱膨張係数が小さい、（関係２）伝熱体Ｄの密度に比して金属粒子Ｍの密度が大きい、という２つの関係を満たすよう伝熱体Ｄと金属粒子Ｍとを選択することによって、陽極１４の破損を防止することができると考えられる。このような実験結果を踏まえると、以下の表５に示すような伝熱体Ｄと金属粒子Ｍとの組合せを備える陽極１４においても、破損を防止することができると推測される。
When the results of the above experiments 1 to 3 are comprehensively examined, (Relation 1) The thermal expansion coefficient of the metal particles M is smaller than the thermal expansion coefficient of the heat transfer body D. (Relation 2) The heat transfer body D It is considered that the
さらに検討すると、上記の実験１〜３より、伝熱体がＡｇである場合には表２の判定よりＷ、Ｔａ及びＲｅの金属粒子を用いることができ、また、伝熱体がＣｕ、Ｉｎである場合には表３、４の判定からＷ、Ｔａ、Ｒｅ及びＭｏの金属粒子を用いることができることが判明している。
このことから、例えば、Ａｇ、Ｃｕを混合した金属よりなる伝熱体に、Ｗ、Ｔａ及びＲｅのうち何れかの金属粒子を混ぜた場合であっても、（関係１）伝熱体の熱膨張係数に比して金属粒子の熱膨張係数が小さく、（関係２）伝熱体の密度に比して金属粒子の密度が大きいという条件を逸脱することはないので、陽極の破損を防止するという効果を期待することができると考えられる。また、主成分がＡｇ、副成分がＣｕである伝熱体に、主成分がＷ、副成分がＴａである金属粒子を混ぜた場合であっても、同様に関係１、２に大きな影響を与えないであろうから、陽極の破損を防止するという効果を期待することができると考えられる。従って、関係１及び関係２を逸脱しない範囲で、一種又は二種以上の金属よりなる伝熱体に一種又は二種以上の粒子よりなる金属粒子を混ぜることもできる。さらには、一種又は二種以上の金属よりなる伝熱体に対して当該金属以外の微量の不純物を添加した場合であっても、関係１、２を逸脱しない範囲においては、陽極の破損を防止するという本発明の効果を期待することができると考えられる。
Further examination shows that from the above experiments 1 to 3, when the heat transfer body is Ag, metal particles of W, Ta, and Re can be used based on the determination of Table 2, and the heat transfer body is Cu, In In this case, it is found from the determinations in Tables 3 and 4 that metal particles of W, Ta, Re, and Mo can be used.
From this, for example, even when any metal particles of W, Ta, and Re are mixed in a heat transfer body made of a metal mixed with Ag and Cu, (Relation 1) Heat of the heat transfer body The thermal expansion coefficient of the metal particles is small compared to the expansion coefficient, and (Relation 2) The condition that the density of the metal particles is large compared to the density of the heat transfer body is not deviated, so that the anode is prevented from being damaged. It is thought that the effect can be expected. In addition, even when a heat transfer element having a main component of Ag and a subcomponent is Cu mixed with metal particles having a main component of W and a subcomponent of Ta, the relations 1 and 2 are greatly affected. Since it will not be given, it is thought that the effect of preventing the anode from being damaged can be expected. Therefore, in the range which does not deviate from the relation 1 and the relation 2, the metal particles made of one or more kinds of particles can be mixed with the heat transfer body made of one or more kinds of metals. Furthermore, even when a small amount of impurities other than the metal is added to the heat transfer body made of one or more metals, the anode is prevented from being damaged within the range not deviating from the relations 1 and 2. It is considered that the effect of the present invention can be expected.
なお、本発明の電極構造は、陽極を鉛直方向の上方側に配置し、陰極を鉛直方向の下方側に配置する放電ランプ以外にも適用することができる。要は、電極の内部に形成された密閉空間内に伝熱体と金属粒子とが封入された陰極を鉛直方向の上方側に配置し、陽極を鉛直方向の下方側に配置することもできる。 The electrode structure of the present invention can also be applied to a discharge lamp other than a discharge lamp in which the anode is disposed on the upper side in the vertical direction and the cathode is disposed on the lower side in the vertical direction. In short, the cathode in which the heat transfer body and the metal particles are sealed in the sealed space formed inside the electrode can be arranged on the upper side in the vertical direction, and the anode can be arranged on the lower side in the vertical direction.
１０ 発光管
１１ 発光部
１２ 封止部
１４ 陽極
１６ 陰極
１７ 電極芯棒
２０ 基体部
２１ 開口
２２ 内部空間
２２Ａ 底部
２３ 基体部側平坦面
２４ 基体部側フランジ部
２５ 環状溝
２６ 基体部側斜面
４０ 蓋部
４１ 蓋部本体
４２ 嵌入部
４３ 蓋部側平坦面
４４ 蓋部側フランジ部
Ｃ 密閉空間
Ｄ 伝熱体
Ｍ 金属粒子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記一対の電極のうちの少なくとも一方の電極は、その内部に形成された密閉空間内に、電極を構成する金属の融点より低い融点を有する金属よりなる伝熱体が封入された放電ランプにおいて、
前記伝熱体に、２９３Ｋ（ケルビン）において以下の関係１及び関係２を満たす物性を有する、伝熱体とは別体の金属粒子を含有したことを特徴とする放電ランプ。
（関係１） 前記伝熱体の熱膨張係数に比して前記金属粒子の熱膨張係数が小さい
（関係２） 前記伝熱体の密度に比して前記金属粒子の密度が大きい A pair of electrodes are arranged opposite to each other inside the arc tube,
In at least one of the pair of electrodes, a discharge lamp in which a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than the melting point of the metal constituting the electrode is sealed in a sealed space formed therein,
A discharge lamp characterized in that the heat transfer body contains metal particles separate from the heat transfer body and having physical properties satisfying the following relations 1 and 2 at 293K (Kelvin).
(Relation 1) The thermal expansion coefficient of the metal particles is smaller than the thermal expansion coefficient of the heat transfer body (Relation 2) The density of the metal particles is larger than the density of the heat transfer body.
（組合せ１）
前記伝熱体がＡｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）及びＰｂ（鉛）のうち何れか一種又は二種以上を含む金属であり、前記金属粒子がＷ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）及びＲｅ（レニウム）のうち何れか一種又は二種以上を含む粒子である。
（組合せ２）
前記伝熱体がＣｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）及びＳｎ（錫）のうち何れか一種又は二種以上を含む金属であり、前記金属粒子がＷ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｒｅ（レニウム）及びＭｏ（モリブデン）のうち何れか一種又は二種以上を含む粒子である。
（組合せ３）
前記伝熱体がＡｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｉｎ（インジウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）、Ｐｂ（鉛）及びＡｕ（金）のうち何れか一種又は二種以上を含む金属であり、前記金属粒子がＲｅ（レニウム）を含む粒子である。 The discharge lamp according to claim 1, wherein a combination of the heat transfer body and the metal particles corresponds to any one of the following combinations 1 to 3.
(Combination 1)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Ag (silver), Cu (copper), In (indium), Zn (zinc), Sn (tin) and Pb (lead), The metal particles are particles containing one or more of W (tungsten), Ta (tantalum), and Re (rhenium).
(Combination 2)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Cu (copper), In (indium), Zn (zinc), and Sn (tin), and the metal particles are W (tungsten), Ta ( A particle containing one or more of tantalum), Re (rhenium), and Mo (molybdenum).
(Combination 3)
The heat transfer body contains one or more of Ag (silver), Cu (copper), In (indium), Zn (zinc), Sn (tin), Pb (lead), and Au (gold). It is a metal, and the metal particles are particles containing Re (rhenium).
少なくとも一方の電極は、基端側に開口を有する有底筒状の基体部と、この基体部の内部空間内に嵌入される蓋部とにより形成される密閉空間内に、前記基体部を構成する金属の融点よりも低い融点を有する金属よりなる伝熱体が封入された放電ランプの製造方法において、少なくとも以下の工程を備えたことを特徴とする。
（工程１）
前記基体部の内部空間内に前記伝熱体を導入する工程
（工程２）
前記基体部の内部空間内に前記伝熱体とは別体の金属粒子を導入する工程
（工程３）
前記工程１及び工程２の後に、前記基体部の内部空間内に前記蓋部を嵌入する工程
（工程４）
前記工程３の後に、前記基体部と前記蓋部とを溶接する工程 A pair of electrodes are arranged opposite to each other inside the arc tube,
At least one of the electrodes constitutes the base portion in a sealed space formed by a bottomed cylindrical base portion having an opening on the base end side and a lid portion fitted into the internal space of the base portion. A method for manufacturing a discharge lamp in which a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than that of the metal to be sealed is provided, comprising at least the following steps.
(Process 1)
Step of introducing the heat transfer body into the internal space of the base portion (Step 2)
Step of introducing metal particles separate from the heat transfer body into the internal space of the base portion (Step 3)
After the step 1 and step 2, the step of inserting the lid portion into the internal space of the base portion (step 4)
After the step 3, the step of welding the base portion and the lid portion
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