JP2009152047A

JP2009152047A - Discharge lamp

Info

Publication number: JP2009152047A
Application number: JP2007328693A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hayashi; 賢志林; Yoshio Kagebayashi; 由郎影林; Takeo Matsushima; 竹夫松島
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-20
Also published as: JP5303923B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge lamp capable of preventing temperature rise of the tip parts of electrodes at lamp lighting, and yet, having an arc tube without fear of rocking in a vertical direction. SOLUTION: For the discharge lamp with a pair of electrodes arranged in opposition inside an arc tube, with a heat-transfer element made of metal having a melting point lower than that of metal constituting the electrodes sealed in an enclosed space formed inside at least either of the pair of electrodes, a sintered body of metal particles as another body different from the heat-transfer element is sealed in the enclosed space. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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, or 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て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 decrease due to the instability of the electrode and the substances constituting the electrode evaporate and adhere to the inner wall surface of the arc tube Is done. 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.

特許第３０７５０９４号Japanese Patent No. 3075094 特開２００４−６２４６号JP 2004-6246 A

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、さらなるスループットの向上への要求に対応するために従来よりも定格点灯電力が大きくなっており、電極に対して大電流を投入して点灯駆動した際に発光管が鉛直方向に揺れることが判明した。このような揺れが生じると、放電ランプを露光装置等に設置して点灯させた場合において、放電ランプの輝点が露光装置等における光学系の第１焦点位置に一致しなくなって、光照射面における放射照度の変動が大きくなるという問題が生じた。さらに、半導体ウェハ等の製造において、被処理体の露光ムラによる、不良品が発生するといった問題が生じた。
このような問題が発生する原因は、定かではないが例えば次のように考えられる。 However, in the discharge lamp disclosed in Patent Document 2, the rated lighting power is higher than that in the past in order to meet the demand for further improvement in throughput, and lighting driving is performed by supplying a large current to the electrodes. It was found that the arc tube sways in the vertical direction. When such a shake occurs, when the discharge lamp is installed and lit in the exposure apparatus or the like, the bright spot of the discharge lamp does not coincide with the first focal position of the optical system in the exposure apparatus or the like, and the light irradiation surface There was a problem that the fluctuation of irradiance was large. Furthermore, in the manufacture of semiconductor wafers and the like, there has been a problem that defective products are generated due to uneven exposure of the object to be processed.
The cause of such a problem is not clear, but is considered as follows, for example.

すなわち、発光管に揺れが生じるのは、電極に対する負荷が高くなって電子衝突を受ける電極の先端部が極めて高温になることにより、放電ランプの点灯時に溶融して液体状になった伝熱体が突沸することが原因であるものと考えられる。伝熱体の突沸は、放電ランプの点灯時に電極内の密閉空間内において伝熱体が溶融し、伝熱体の融液中に大きな気泡が形成されることが原因で生じる。そして、液体状態にある伝熱体が一瞬にして大きな気泡に変化して急激に体積が膨張すると、液体状態の伝熱体が当該気泡によって押されて電極本体の蓋部を激しく叩き付けることになり、その際の衝撃により電極が鉛直方向の上下に揺れることに伴い、電極を保持する放電ランプの発光管が上下に揺れることになるものと考えられる。 That is, the arc tube shakes because the load on the electrode increases and the tip of the electrode that receives electron collision becomes extremely hot, so that it melts and becomes liquid when the discharge lamp is turned on. It is thought that this is caused by sudden boiling. The bumping of the heat transfer member occurs because the heat transfer member melts in the sealed space in the electrode when the discharge lamp is turned on, and large bubbles are formed in the melt of the heat transfer member. Then, when the heat transfer body in the liquid state changes into a large bubble in an instant and the volume suddenly expands, the heat transfer body in the liquid state is pushed by the bubble and hits the lid of the electrode body violently. It is considered that the arc tube of the discharge lamp holding the electrode swings up and down as the electrode swings up and down in the vertical direction due to the impact at that time.

以上から、本発明は、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、発光管が鉛直方向に揺れる虞のない放電ランプを提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a discharge lamp that can suppress the temperature rise at the tip of the electrode during lighting and that does not cause the arc tube to swing in the vertical direction.

本発明の放電ランプは、発光管の内部に一対の電極が対向して配置され、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ものにおいて、前記密閉空間内に、前記伝熱体とは別体の金属粒子の焼結体が封入されていることを特徴とする。 In the discharge lamp according to the present invention, a pair of electrodes are arranged to face each other inside the arc tube, and at least one of the pair of electrodes constitutes an electrode in a sealed space formed therein. In the case where a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than the melting point of the metal is sealed, a sintered body of metal particles separate from the heat transfer body is sealed in the sealed space. And

さらに、２９３Ｋ（ケルビン）において、前記焼結体を構成する金属の密度が前記伝熱体の密度よりも大きいことを特徴とする。 Furthermore, in 293K (Kelvin), the density of the metal which comprises the said sintered compact is larger than the density of the said heat exchanger.

さらに、前記焼結体は、前記伝熱体を構成する金属と反応して合金を形成する金属を除く金属の粒子を焼成して得られることを特徴とする。
さらに、０．１ＭＰａ（メガパスカル）において、前記焼結体の融点が、伝熱体の沸点よりも高いことを特徴とする。 Furthermore, the sintered body is obtained by firing metal particles excluding a metal that forms an alloy by reacting with the metal constituting the heat transfer body.
Furthermore, the melting point of the sintered body is higher than the boiling point of the heat transfer body at 0.1 MPa (megapascal).

さらに、前記伝熱体と前記焼結体の組合せが、以下の組合せ１ないし組合せ４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Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）及びＩｎ（インジウム）のうち何れか一種または二種以上を含む金属であり、前記焼結体が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）のうち何れか一種または二種以上を含む粒子を焼成したものである。
（組合せ２）
前記伝熱体がＣｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）及びＩｎ（インジウム）のうち何れか一種または二種以上を含む金属であり、前記焼結体がＷ（タングステン）、Ｒｅ（レニウム）及びＭｏ（モリブデン）のうち何れか一種または二種以上を含む粒子を焼成したものである。
（組合せ３）
前記伝熱体がＡｇ（銀）、Pｂ（鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）及びＩｎ（インジウム）のうち何れか一種または二種以上を含む金属であり、前記焼結体がＷ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）及びＲｅ（レニウム）のうち何れか一種または二種以上を含む粒子を焼成したものである。
（組合せ４）
前記伝熱体がＡｇ（銀）、Pｂ（鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）及びＩｎ（インジウム）のうち何れか一種または二種以上を含む金属であり、前記焼結体がＷ（タングステン）及びＲｅ（レニウム）のうち何れか一種または二種以上を含む粒子を焼成したものである。 Furthermore, the combination of the heat transfer body and the sintered body corresponds to any one of the following combinations 1 to 4.
(Combination 1)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Cu (copper), Zn (zinc) and In (indium), and the sintered body is W (tungsten), Ta (tantalum), Re (Rhenium) and Mo (molybdenum) are fired particles containing one or more of them.
(Combination 2)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Cu (copper), Zn (zinc), Sn (tin) and In (indium), and the sintered body is W (tungsten), Re (Rhenium) and Mo (molybdenum) are fired particles containing one or more of them.
(Combination 3)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Ag (silver), Pb (lead), Cu (copper), Zn (zinc), and In (indium), and the sintered body is W Particles containing any one or more of (tungsten), Ta (tantalum), and Re (rhenium) are fired.
(Combination 4)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Ag (silver), Pb (lead), Cu (copper), Zn (zinc), Sn (tin) and In (indium), The sintered body is obtained by firing particles containing one or more of W (tungsten) and Re (rhenium).

さらにまた、本発明の放電ランプは、発光管の内部に一対の電極が対向して配置され、前記一対の電極のうちの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よりも融点の低い金属からなる伝熱体が封入されたものにおいて、前記基体部の内部空間側の面に、焼成により金属粒子が付着していることを特徴とする。 Furthermore, the discharge lamp of the present invention has a bottomed cylindrical shape in which a pair of electrodes are disposed opposite to each other inside the arc tube, and at least one of the pair of electrodes has an opening on the base end side. A heat transfer body made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the base portion is enclosed in a sealed space formed by the base portion and a lid portion fitted into the internal space of the base portion. The metal particles are attached to the surface of the base portion on the inner space side by firing.

さらに、本発明の放電ランプは、その管軸が垂直方向に配置して点灯されるものであって、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。 Furthermore, the discharge lamp of the present invention is lit with its tube axis arranged in the vertical direction, and the one electrode is arranged on the upper side in the vertical direction.

さらに、本発明の放電ランプの製造方法は、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ることを特徴とする。
（工程１）
前記基体部に対し前記伝熱体を導入する工程
（工程２）
前記基体部に対し、前記伝熱体とは別体の金属粒子の焼結体を導入する工程
（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, in the method for manufacturing a discharge lamp according to the present invention, a pair of electrodes are disposed to face each other inside the arc tube, and at least one of the electrodes includes a bottomed cylindrical base portion having an opening on the base end side, A discharge lamp in which a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than the melting point of a metal constituting the base portion is enclosed in a sealed space formed by a lid portion fitted into the internal space of the base portion. The manufacturing method includes at least the following steps.
(Process 1)
Step of introducing the heat transfer body into the base portion (Step 2)
Step of introducing a sintered body of metal particles separate from the heat transfer body to 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

さらに、本発明の放電ランプの製造方法は、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ることを特徴とする。
（工程１）
前記基体部の内表面に対し、ペースト状にした金属粒子を塗布する工程
（工程２）
前記ペースト状の金属粒子に対し焼成を行う工程
（工程３）
前記工程２の後に、前記基体部に対し前記伝熱体を導入する工程
（工程４）
前記工程３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５）
前記工程４の後に、前記基体部と前記蓋部とを溶接する工程 Furthermore, in the method for manufacturing a discharge lamp according to the present invention, a pair of electrodes are disposed to face each other inside the arc tube, and at least one of the electrodes includes a bottomed cylindrical base portion having an opening on the base end side, A discharge lamp in which a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than the melting point of a metal constituting the base portion is enclosed in a sealed space formed by a lid portion fitted into the internal space of the base portion. The manufacturing method includes at least the following steps.
(Process 1)
A step of applying paste-like metal particles to the inner surface of the base portion (step 2)
Step of firing the paste-like metal particles (Step 3)
After the step 2, the step of introducing the heat transfer body into the base portion (step 4)
After the step 3, the step of fitting the lid into the internal space of the base portion (step 5)
After the step 4, 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、密閉空間内に前記伝熱体とは別体の金属粒子の焼結体が封入されていることにより、放電ランプの点灯時に溶融した伝熱体の融液中において、多孔質の焼結体の周囲に優先的に気泡が形成されると共に、焼結体の周囲に形成された気泡が伝熱体の融液中で押し潰されることなく維持されるので、伝熱体の融液中に大きな気泡が形成される虞がない。
前述したように、放電ランプに揺れが生じるのは、放電ランプの点灯時に溶融した伝熱体の融液中に大きな気泡が形成されて伝熱体が突沸することにより、伝熱体の体積が急激に膨張することが原因であると考えられる。従って、本発明のように、電極内の密閉空間に伝熱体とは別体の金属粒子の焼結体を封入することにより、放電ランプの点灯時に伝熱体の融液中に沈んでいる焼結体の周囲に優先的に小さな気泡を形成し、かつ、小さな気泡のままで維持することにより、伝熱体が突沸する前に伝熱体を沸騰させることができるので、放電ランプの発光管が揺れることを確実に防止することができる。 In addition, since a sintered body of metal particles separate from the heat transfer body is enclosed in the sealed space, porous sintering is performed in the melt of the heat transfer body melted when the discharge lamp is turned on. Bubbles are preferentially formed around the body, and the bubbles formed around the sintered body are maintained without being crushed in the melt of the heat transfer body. There is no possibility that large bubbles are formed.
As described above, the discharge lamp shakes because a large bubble is formed in the melt of the heat transfer body melted when the discharge lamp is turned on and the heat transfer body bumps, so that the volume of the heat transfer body is reduced. This is thought to be caused by rapid expansion. Therefore, as in the present invention, by encapsulating a sintered body of metal particles separate from the heat transfer body in the sealed space in the electrode, it is submerged in the melt of the heat transfer body when the discharge lamp is turned on. By preferentially forming small bubbles around the sintered body and maintaining them as small bubbles, the heat transfer body can be boiled before the heat transfer body bumps, so the discharge lamp emits light. It is possible to reliably prevent the tube from shaking.

さらに、金属粒子の焼結体を構成する金属の密度を伝熱体の密度よりも大きくすると、次の理由からより確実に放電ランプの揺れを防止することができる。
すなわち、電子衝突を受ける側の電極は、放電ランプを点灯させた際に他方の電極に対向する先端部の温度が基端側に比して高いというような温度勾配を持つ。これに伴い、放電ランプの点灯時には、電極に形成された密閉空間内において溶融した伝熱体の融液は、電極の先端側に近付くにつれて次第に高温になっており、電極先端側の位置において気泡が発生し易い状態になっている。よって、焼結体は、電極の先端部付近に位置している方が気泡を形成するために好ましい。以上から、電子衝突を受ける側の電極を鉛直方向の上方側に配置した放電ランプにおいて、金属粒子の焼結体を構成する金属の密度を伝熱体の密度よりも大きくすれば、焼結体が放電ランプの点灯時に溶融した伝熱体の融液中に沈んで電極の先端部の付近に位置することになり、これにより、伝熱体の突沸を確実に防止することができる。 Furthermore, if the density of the metal constituting the sintered body of the metal particles is larger than the density of the heat transfer body, the discharge lamp can be more reliably prevented from shaking for the following reason.
That is, the electrode on the side subjected to the electron collision has a temperature gradient such that when the discharge lamp is turned on, the temperature of the tip portion facing the other electrode is higher than that on the base end side. Accordingly, when the discharge lamp is turned on, the melt of the heat transfer body melted in the sealed space formed in the electrode gradually becomes hot as it approaches the tip end side of the electrode, and bubbles are generated at the position on the electrode tip side. Is likely to occur. Therefore, the sintered body is preferably located near the tip of the electrode in order to form bubbles. From the above, in the discharge lamp in which the electrode on the side subjected to the electron collision is arranged on the upper side in the vertical direction, if the density of the metal constituting the sintered body of the metal particles is larger than the density of the heat transfer body, the sintered body Will sink in the melt of the heat transfer body melted when the discharge lamp is turned on and will be located in the vicinity of the tip of the electrode, so that bumping of the heat transfer body can be reliably prevented.

〔第１の実施形態〕
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。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a front view showing the overall configuration of the discharge lamp of the present invention.
The arc tube 10 is made of quartz glass, and rod-shaped sealing portions 12 are continuously formed on both ends of a substantially spherical light emitting portion 11. In the light emitting section 11, a pair of electrodes each made of a metal anode 14 and cathode 16 are arranged so as to face each other. An electrode core rod 17 extending from each of the anode 14 and the cathode 16 is held in the sealing portion 12 and is connected to an external lead rod or metal via a metal foil (not shown) provided in an airtight manner in the sealing portion 12. It is connected to an external terminal, and an external power source is connected to this. A predetermined amount of a light-emitting substance such as mercury, xenon, or argon or a starting gas is sealed in the light-emitting unit 11.

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 anode 14 and the cathode 16 when electric power is supplied from an external power source. In the discharge lamp shown in the example of FIG. 1, the anode 14 is arranged in the vertical direction upper side and the cathode 16 is arranged in the vertical direction lower side, that is, the tube axis of the light emitting unit 11 is perpendicular to the ground. A vertical lighting type that is supported and lit.

図２は、本発明に係る第１の実施形態の陽極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 anode 14 according to the first embodiment of the present invention. The anode 14 is shown in a state in which a tip portion 14A facing the cathode 16 is positioned downward in the vertical direction. The anode 14 is configured such that a heat transfer body D is enclosed in a sealed space C formed by fitting and welding the base portion 20 and the lid portion 40. It is more effective to enclose the heat transfer body D with some air gaps rather than being fully enclosed in the sealed space C.

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 base portion 20 has a bottomed cylindrical shape in which an inner space 22 having an opening 21 is formed on an end face of a base end portion (an end portion opposite to the tip end portion 14A of the anode 14), and the base end portion has a radial direction at the base end portion. A base portion side flange portion 24 protruding outward is formed. The base portion side flange portion 24 is continuous with the base portion side flat surface 23 extending in the radial direction and the outer peripheral edge of the base portion side flat surface 23, and the base portion side inclined surface extending radially inward toward the distal end direction. 26. The bottom portion 22A on the inner space 22 side of the base portion 20 is rounded so that the heat transfer body D melted when the discharge lamp is turned on smoothly convects.
The base portion side flange portion 24 is formed with an annular groove 25 extending in the circumferential direction at a position close to the base end portion of the base portion 20, and the annular groove 25 is formed by the base portion side inclined surface 26. . The outer diameter of the base portion side flange portion 24 is smaller than the outer diameter of the base portion 20. As a result, even after the base portion 20 and the lid portion 40 are welded, a portion having a diameter larger than the outer diameter of the base portion 20 is not formed, and the outer diameter of the base portion 20 is increased when the discharge lamp is assembled. However, it is not necessary to use a glass tube having a large inner diameter. Therefore, there is an advantage that a conventional envelope can be used without requiring a design change.

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 lid portion 40 includes a lid body 41 having a truncated cone shape as a whole, and a cylindrical fitting portion 42 that is integrally formed so as to protrude from the center of the bottom surface of the lid body 41. The lid main body 41 has a lid portion side flange portion 44 having the same outer diameter as the base portion side flange portion 24. The lid-side flange portion 44 is continuous with the lid-side flat surface 43 extending radially outward and the outer peripheral edge of the lid-side flat surface 43, and is a circle extending radially inward toward the proximal direction. It has a truncated cone shape having an annular lid-side slope 46. The fitting portion 42 is formed so as to protrude from the lid portion-side flat surface 43 in the distal direction, and has an outer diameter that matches the inner diameter of the inner space 22 of the base portion 20.

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 fitting portion 42 of the lid portion 40 is fitted into the internal space 22 of the base portion 20, and the lid portion side flat surface 43 of the lid portion side flange portion 44 is formed on the base portion side flat surface 23 of the base portion side flange portion 24. The outer peripheral edge portion of the base portion side flange portion 24 and the outer peripheral edge portion of the lid portion side flange portion 44 which are brought into contact with each other and overlapped in this state are welded to form an annular welded portion Y.

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気圧以上であり、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 50% or more of the heat transfer body D is enclosed with respect to the internal volume of the sealed space C, the rare gas is 1 atm or more, and thereby the heat transfer body D and the sealed space C 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）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｎ（錫）、Ｉｎ（インジウム）、Pｂ（鉛）などが用いられる。 The anode 14 is made of a metal having a high melting point. Specifically, the anode 14 is made of a metal having a melting point of about 3000 ° C. or higher, such as tungsten, rhenium, or tantalum. Among these, tungsten is particularly preferable. Similarly, the material constituting the cathode 16 is also preferably tungsten. On the other hand, the heat transfer body D is made of a metal having a lower melting point at the time of lighting compared to the metal constituting the electrode. Specifically, when the electrode is made of tungsten, Ag (silver), Cu ( Copper), Zn (zinc), Sn (tin), In (indium), Pb (lead), or the like is used.

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の焼結体Ｍが封入されている。焼結体Ｍを構成する金属は、その密度が伝熱体の密度よりも大きいことが望ましく、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。焼結体Ｍを構成する金属の密度を伝熱体Ｄの密度よりも大きくするのは、放電ランプの点灯時に陽極１４の密閉空間Ｃ内で溶融した伝熱体Ｄの融液中に焼結体Ｍが沈んで、焼結体Ｍが基体部２０における底部２２Ａの付近に位置するようにするためである。なお、上記の密度は、２９３Ｋ（ケルビン）における数値を基準としており、当該温度を基準とするのは以下の理由による。
金属は温度が上昇すると、体積が膨張し、密度が減少する。その傾きは線膨張係数で表され、伝熱体と焼結体のそれらの比はそれ程変わらない。さらに、温度が上昇すると、固体から液体へ相が変化し、それに伴い体積が膨張し、密度は急激に減少する。２９３Ｋ（ケルビン）において、焼結体を構成する金属の密度が伝熱体Ｄの密度より大きい場合、ランプ点灯時において、焼結体は固体状態であるのに対して、伝熱体は液体状態であることより、ランプ点灯中においても焼結体を構成する金属の密度の方が伝熱体の密度よりも大きいままである。よって、２９３Ｋ（ケルビン）における数値を基準とした。 In addition to the heat transfer body D, a sintered body M of metal particles that is a separate body from the heat transfer body D is enclosed in the anode 14 according to the present invention. The metal constituting the sintered body M preferably has a density higher than that of the heat transfer body. For example, W (tungsten), Ta (tantalum), Re (rhenium), and Mo (molybdenum) are used. it can. The density of the metal composing the sintered body M is made larger than the density of the heat transfer body D because it is sintered in the melt of the heat transfer body D melted in the sealed space C of the anode 14 when the discharge lamp is turned on. This is because the body M sinks and the sintered body M is positioned in the vicinity of the bottom portion 22A of the base body portion 20. In addition, said density is based on the numerical value in 293K (Kelvin), and it is based on the said reason for the said temperature.
As the temperature increases, the metal expands in volume and decreases in density. The inclination is expressed by a linear expansion coefficient, and the ratio between the heat transfer body and the sintered body does not change so much. Furthermore, as the temperature rises, the phase changes from solid to liquid, with which the volume expands and the density decreases rapidly. In 293K (Kelvin), when the density of the metal constituting the sintered body is higher than the density of the heat transfer body D, the sintered body is in a solid state when the lamp is turned on, whereas the heat transfer body is in a liquid state. For this reason, the density of the metal constituting the sintered body remains larger than the density of the heat transfer body even during lamp operation. Therefore, the numerical value at 293K (Kelvin) was used as a reference.

焼結体Ｍは、放電ランプの点灯時に伝熱体Ｄと反応して合金を形成することのない金属の粒子によって形成されることが好ましい。放電ランプの点灯時に焼結体Ｍと伝熱体Ｄとが反応してしまうと、前述したような、焼結体Ｍの気孔の周囲に小さな気泡を形成するという本発明の効果を喪失するからである。焼結体Ｍの融点は、点灯時の陽極１４の密閉空間Ｃの内圧における伝熱体Ｄの沸点よりも高いことが好ましい。放電ランプの点灯時に焼結体Ｍが融けてしまうと形状が維持できず、前述したような、焼結体Ｍの気孔の周囲に小さな気泡を形成するという本発明の効果が低減するからである。例えば、伝熱体をＺｎとした場合、焼結体Ｍの融点は１２００Ｋ以上であることが好ましい。 The sintered body M is preferably formed of metal particles that do not react with the heat transfer body D to form an alloy when the discharge lamp is turned on. If the sintered body M and the heat transfer body D react when the discharge lamp is turned on, the effect of the present invention of forming small bubbles around the pores of the sintered body M as described above is lost. It is. The melting point of the sintered body M is preferably higher than the boiling point of the heat transfer body D at the internal pressure of the sealed space C of the anode 14 at the time of lighting. This is because the shape cannot be maintained if the sintered body M melts when the discharge lamp is turned on, and the effect of the present invention of forming small bubbles around the pores of the sintered body M as described above is reduced. . For example, when Zn is used as the heat transfer body, the melting point of the sintered body M is preferably 1200K or higher.

以上のように、伝熱体Ｄの密度と焼結体を構成する金属の密度との関係、伝熱体Ｄに対する焼結体Ｍの反応性、及び伝熱体Ｄの沸点と焼結体Ｍの融点との関係を考慮することにより、伝熱体Ｄと焼結体Ｍを構成する物質の組合せは以下のようになる。
（組合せ１）
前記伝熱体がＣｕ、Ｚｎ及びＩｎのうち何れか一種または二種以上を含む金属であり、前記焼結体が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）のうち何れか一種または二種以上を含む粒子を焼成したものである。
（組合せ２）
前記伝熱体がＣｕ、Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎのうち何れか一種または二種以上を含む金属であり、前記焼結体がＷ（タングステン）、Ｒｅ（レニウム）及びＭｏ（モリブデン）のうち何れか一種または二種以上を含む粒子を焼成したものである。
（組合せ３）
前記伝熱体がＡｇ、Pｂ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＩｎのうち何れか一種または二種以上を含む金属であり、前記焼結体がＷ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）及びＲｅ（レニウム）のうち何れか一種または二種以上を含む粒子を焼成したものである。
（組合せ４）
前記伝熱体がＡｇ、Pｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ及びＩｎのうち何れか一種または二種以上を含む金属であり、前記焼結体がＷ（タングステン）及びＲｅ（レニウム）のうち何れか
一種または二種以上を含む粒子を焼成したものである。 As described above, the relationship between the density of the heat transfer body D and the density of the metal constituting the sintered body, the reactivity of the sintered body M with respect to the heat transfer body D, and the boiling point of the heat transfer body D and the sintered body M Considering the relationship with the melting point of the material, the combination of substances constituting the heat transfer body D and the sintered body M is as follows.
(Combination 1)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Cu, Zn, and In, and the sintered body is made of W (tungsten), Ta (tantalum), Re (rhenium), or Mo (molybdenum). Among them, particles containing any one kind or two or more kinds are fired.
(Combination 2)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Cu, Zn, Sn, and In, and the sintered body is any one of W (tungsten), Re (rhenium), and Mo (molybdenum). Particles containing one kind or two or more kinds are fired.
(Combination 3)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Ag, Pb, Cu, Zn, and In, and the sintered body is made of W (tungsten), Ta (tantalum), and Re (rhenium). Particles containing any one kind or two or more kinds are fired.
(Combination 4)
The heat transfer body is a metal including one or more of Ag, Pb, Cu, Zn, Sn, and In, and the sintered body is any one of W (tungsten) and Re (rhenium). Or the particle | grains containing 2 or more types are baked.

焼結体Ｍは、例えば以下の工程を経て製造されたものである。以下に示すのは一例である。
（工程１）
ＷとＴａの粉末を重量比で１：１となるよう所定量を秤量した後、ＷとＴａの粉末を混合する工程
（工程２）
工程１で得られた粉末を１２MＰａの圧力で圧縮成形してペレットを形成する工程
（工程３）
工程２で得られたペレットを２０００℃、４時間の温度条件で焼成する工程 The sintered body M is manufactured through the following steps, for example. The following is an example.
(Process 1)
Step of mixing W and Ta powder after weighing a predetermined amount of W and Ta powder to a weight ratio of 1: 1 (step 2)
A step of forming pellets by compression molding the powder obtained in step 1 at a pressure of 12 MPa (step 3)
The step of firing the pellets obtained in step 2 at 2000 ° C. for 4 hours.

このようにして製造した焼結体Ｍは、以下のような仕様を有している。
外径が５ｍｍ、厚みが８ｍｍである。粒径は、０．０１〜３．０ｍｍの範囲であって例えば１．０ｍｍとされている。但し、必ずしも全ての金属粒子において粒径を均一にする必要はない。 The sintered body M thus manufactured has the following specifications.
The outer diameter is 5 mm and the thickness is 8 mm. The particle size is in the range of 0.01 to 3.0 mm, for example, 1.0 mm. However, it is not always necessary to make the particle size uniform in all the metal particles.

さらに、伝熱体Ｄの体積に対して焼結体Ｍの体積の総和の占める割合は、０．１〜１０．０％の範囲であることが好ましい。その理由は、焼結体Ｍの割合が極端に少ないと伝熱体の融液中に形成される気泡が大きくなる虞があり、逆に焼結体Ｍの割合が極端に多いと陽極１４の先端部１４Ａの熱が伝熱体Ｄによって輸送されにくくなるので、陽極１４の先端部１４Ａの温度上昇を抑制することができないからである。 Furthermore, the ratio of the total volume of the sintered body M to the volume of the heat transfer body D is preferably in the range of 0.1 to 10.0%. The reason for this is that if the ratio of the sintered body M is extremely small, there is a risk that bubbles formed in the melt of the heat transfer body will increase, and conversely, if the ratio of the sintered body M is extremely large, the anode 14 This is because the heat of the tip portion 14A is not easily transported by the heat transfer body D, and thus the temperature rise of the tip portion 14A of the anode 14 cannot be suppressed.

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
（工程２）
基体部２０の内部空間２２内に焼結体Ｍを導入する工程
（工程３）
工程２の後に、基体部側平坦面２３上に蓋部側平坦面４３が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
（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を形成する工程 Such an anode 14 according to the present invention is manufactured through the following steps, for example.
(Process 1)
Step of introducing the heat transfer body D into the internal space 22 of the base portion 20 (step 2)
Step of introducing the sintered body M into the internal space 22 of the base portion 20 (step 3)
After Step 2, the fitting portion 42 of the lid portion 40 is fitted into the internal space 22 of the base portion 20 from the opening 21 so that the lid portion side flat surface 43 is in contact with the base portion side flat surface 23. Process (Process 4)
The process of forming the welding part Y by welding the outer peripheral part of the base | substrate part side flange part 24 and the cover part side flange part 44 which adjoin each other after the process 3 over the perimeter.

以上のような本発明の放電ランプに係る第１の実施形態によれば、密閉空間Ｃを有する陽極１４の内部に陽極１４を構成する金属よりも融点の低い金属からなる伝熱体Ｄ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Ｄの対流によって、陽極１４の先端部１４Ａの熱を陽極１４の後端部方向へ輸送することができるため、陽極１４の先端部１４Ａ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の他に伝熱体Ｄとは別体の金属粒子の焼結体Ｍが封入されているので、次のような効果を期待することができる。 According to the first embodiment of the discharge lamp of the present invention as described above, the heat transfer body D made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the anode 14 is enclosed in the anode 14 having the sealed space C. Therefore, the heat of the tip 14A of the anode 14 can be transported toward the rear end of the anode 14 by the convection of the heat transfer element D melted when the discharge lamp is turned on. Temperature rise can be suppressed.
Moreover, since the sintered body M of metal particles separate from the heat transfer body D is sealed inside the anode 14 in addition to the heat transfer body D, the following effects can be expected.

すなわち、図３に示すように、焼結体Ｍは、粒子Ｐの隙間に表面積の小さな開口Ｑが多数形成された多孔質体である。そのため、伝熱体Ｄの融液中において、多孔質体である焼結体Ｍの周囲に小さな気泡が形成され易くなる。気泡を押し潰そうとして気泡に対して作用する力は、気泡が形成される箇所における融液に接する気泡の外表面積に比例して大きくなることから、多数の表面積が小さい開口を備える多孔質体である焼結体Ｍが伝熱体の融液中に存在することにより、焼結体Ｍの表面に存在する多数の表面積が小さい開口の周囲に形成された気泡が押し潰されにくくなって、小さな気泡の状態で維持されると考えられる。
従って、放電ランプの点灯時に伝熱体Ｄの融液中に大きな気泡が形成されなくなるので、伝熱体Ｄが突沸する前に伝熱体Ｄの融液を沸騰させることができ、急激に体積が膨張した伝熱体が陽極１４の蓋部４０に叩き付けられることがなくなるために、発光管１０が鉛直方向の上下に揺れるという問題を解決することができる。 That is, as shown in FIG. 3, the sintered body M is a porous body in which many openings Q having a small surface area are formed in the gaps between the particles P. Therefore, in the melt of the heat transfer body D, small bubbles are easily formed around the sintered body M that is a porous body. Since the force acting on the bubbles in an attempt to crush the bubbles increases in proportion to the outer surface area of the bubbles in contact with the melt at the location where the bubbles are formed, a porous body having a large number of openings with small surface areas The presence of the sintered body M in the melt of the heat transfer body makes it difficult for the bubbles formed around the openings having a small surface area present on the surface of the sintered body M to be crushed, It is thought that it is maintained in a state of small bubbles.
Accordingly, since no large bubbles are formed in the melt of the heat transfer body D when the discharge lamp is turned on, the melt of the heat transfer body D can be boiled before the heat transfer body D bumps, and the volume rapidly increases. Since the expanded heat transfer body is not struck against the lid portion 40 of the anode 14, the problem that the arc tube 10 swings up and down in the vertical direction can be solved.

また、焼結体を構成する金属の密度が伝熱体Ｄの密度よりも大きいことにより、陽極１４を鉛直方向の上方側に位置させて放電ランプを点灯させた場合には、焼結体Ｍが陽極１４の密閉空間Ｃ内において溶融した伝熱体Ｄの融液中に沈んで陽極１４の先端部１４Ａの付近に位置することになるため、次に説明するような利点がある。
すなわち、放電ランプを点灯させた際には、陰極１６に対向する陽極１４は、先端部１４Ａの温度が基端側の温度に比して高いというような温度勾配を持つ。これに伴い、放電ランプの点灯時には、陽極１４に形成された密閉空間Ｃ内において溶融した伝熱体Ｄの融液は、基体部２０の底部２２Ａ側に近付くにつれて次第に高温になっており、底部２２Ａの付近において気泡が発生し易い状態になっている。よって、焼結体Ｍは、基体部２０の底部２２Ａの付近に位置している方が気泡を形成するために好ましい。以上から、電子衝突を受ける陽極１４を鉛直方向の上方側に配置した放電ランプにおいて、焼結体Ｍが放電ランプの点灯時に溶融した伝熱体Ｄの融液中に沈んで基体部２０の底部２２Ａの付近に位置することになり、これにより、伝熱体Ｄの突沸を確実に防止することができる。 Further, when the density of the metal constituting the sintered body is higher than the density of the heat transfer body D, when the discharge lamp is turned on with the anode 14 positioned on the upper side in the vertical direction, the sintered body M Sunk in the melt of the heat transfer body D melted in the sealed space C of the anode 14 and is positioned in the vicinity of the tip end portion 14A of the anode 14, and therefore has the following advantages.
That is, when the discharge lamp is turned on, the anode 14 facing the cathode 16 has a temperature gradient such that the temperature of the distal end portion 14A is higher than the temperature on the proximal end side. Accordingly, when the discharge lamp is turned on, the melt of the heat transfer body D melted in the sealed space C formed in the anode 14 gradually increases in temperature as it approaches the bottom portion 22A side of the base portion 20. Air bubbles are likely to be generated in the vicinity of 22A. Therefore, the sintered body M is preferably located near the bottom portion 22A of the base portion 20 in order to form bubbles. From the above, in the discharge lamp in which the anode 14 that receives electron collision is arranged on the upper side in the vertical direction, the sintered body M sinks into the melt of the heat transfer body D that is melted when the discharge lamp is turned on, and the bottom of the base portion 20. Thus, the heat transfer body D can be reliably prevented from bumping.

〔第２の実施形態〕
図４は、本発明の放電ランプに係る第２の実施形態の陽極の構成を示す断面図である。同図においては、図２に示す陽極１４と共通する部分については図２と同一の符号を付している。図４に示す陽極１４は、基体部２０の内表面２０Ａに金属粒子Ｎが被覆されている。金属粒子Ｎと伝熱体Ｄを構成する物質は、上記の組合せ１ないし組合せ４のうちの何れかから選択される。金属粒子Ｎは、粒径が０．０１〜３．０ｍｍの範囲であることが望ましく、例えば１．０ｍｍである。 [Second Embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the anode according to the second embodiment of the discharge lamp of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 are assigned to portions common to the anode 14 shown in FIG. In the anode 14 shown in FIG. 4, the inner surface 20 A of the base portion 20 is coated with metal particles N. The substances constituting the metal particles N and the heat transfer body D are selected from any one of the above combinations 1 to 4. The metal particles N preferably have a particle size in the range of 0.01 to 3.0 mm, for example, 1.0 mm.

金属粒子Ｎは、例えば次のような工程を経ることにより、基体部２０の内表面２０Ａに付着している。
（工程１）
平均粒径が１ｍｍであるＷの粉末を有機溶剤に混合しペースト状にする工程
（工程２）
直立している基体部２０の内部空間２２内に工程１で得られたペースト状のＷを導入した後に、基体部２０を傾斜させた状態で回転させ、基体部２０の内表面２０Ａにペースト状のＷを塗布する工程
（工程３）
工程２の後に、ペースト状のＷを乾燥させる工程
（工程４）
工程３の後に、基体部２０に対して２０００℃、４時間の温度条件によって焼成を行い、Ｗの粒子を基体部２０の内表面２０Ａに付着させる工程 The metal particles N are attached to the inner surface 20 A of the base portion 20 through, for example, the following steps.
(Process 1)
Step of mixing W powder having an average particle diameter of 1 mm with an organic solvent to form a paste (Step 2)
After introducing the paste-like W obtained in the step 1 into the upright internal space 22 of the base portion 20, the base portion 20 is rotated in an inclined state to paste the paste on the inner surface 20A of the base portion 20. Step of applying W (step 3)
A step of drying pasty W after step 2 (step 4)
After step 3, the base portion 20 is baked under a temperature condition of 2000 ° C. for 4 hours to attach W particles to the inner surface 20A of the base portion 20

図４に示す陽極１４は、さらに以下の工程を経ることによって製造される。
（工程５）
工程４の後に、基体部２０の内部空間２２内に伝熱体Ｄを導入する工程
（工程６）
工程５の後に、基体部側平坦面２３上に蓋部側平坦面４３が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
（工程７）
工程６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を形成する工程 The anode 14 shown in FIG. 4 is manufactured through the following steps.
(Process 5)
A step of introducing the heat transfer body D into the internal space 22 of the base body 20 after the step 4 (step 6).
After Step 5, the fitting portion 42 of the lid portion 40 is fitted into the internal space 22 of the base portion 20 from the opening 21 so that the lid portion side flat surface 43 is in contact with the base portion side flat surface 23. Process (process 7)
The process of forming the welding part Y by welding the outer peripheral part of the base | substrate part side flange part 24 and the cover part side flange part 44 which adjoin mutually after the process 6 over the perimeter.

本発明の放電ランプに係る第２の実施形態によれば、陽極１４の密閉空間Ｃ内に陽極１４を構成する金属よりも融点の低い金属からなる伝熱体Ｄ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Ｄの対流によって、陽極１４の先端部１４Ａの熱を陽極１４の後端部方向へ輸送することができるため、陽極１４の先端部１４Ａの温度上昇を抑制することができる。 According to the second embodiment of the discharge lamp of the present invention, since the heat transfer body D made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the anode 14 is enclosed in the sealed space C of the anode 14, the discharge is performed. Since the heat of the tip 14A of the anode 14 can be transported toward the rear end of the anode 14 by the convection of the heat transfer material D melted when the lamp is turned on, the temperature rise of the tip 14A of the anode 14 is suppressed. be able to.

しかも、基体部２０の内表面２０Ａには、金属粒子Ｎが焼成により付着しており、金属粒子Ｎの表面には表面積の小さい開口が多数形成されているので、当該金属粒子Ｎの開口の周囲に小さな気泡が形成されると共に気泡が押し潰されることがない。従って、放電ランプの点灯時において、第１の実施形態に係る陽極１４と同様に、大きな気泡が形成される前に伝熱体の融液を沸騰させることにより、溶融した伝熱体の融液が突沸することが防止されるので、急激に体積が膨張した伝熱体が陽極１４の蓋部４０に叩き付けられることがなくなるために、発光管１０が鉛直方向に揺れるという問題を解決することができる。 Moreover, the metal particles N are attached to the inner surface 20A of the base portion 20 by firing, and a large number of openings having a small surface area are formed on the surface of the metal particles N. Small bubbles are formed and the bubbles are not crushed. Therefore, when the discharge lamp is turned on, similarly to the anode 14 according to the first embodiment, the melt of the heat transfer body is boiled by boiling the melt of the heat transfer body before large bubbles are formed. Therefore, it is possible to solve the problem that the arc tube 10 sways in the vertical direction because the heat transfer body whose volume has expanded rapidly is not struck against the lid 40 of the anode 14. it can.

〔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。実験１では、図１、図２及び図４に示す構成に従い、以下の設計によって実験用ランプを３種類製造した。
＜放電ランプ＞
発光管１の全長：４００ｍｍ
封入水銀量：１３０μｌ
定格電流：２００Ａ
陽極１４の全長：７２ｍｍ
陽極１４の外径：３０ｍｍ
陽極１４（基体部２０）の先端部の肉厚：４ｍｍ
伝熱体Ｄ：Ｚｎ（亜鉛）
伝熱体Ｄの重量：４８．９ｇ [Experiment 1]
Hereinafter, Experiment 1 performed to confirm the effect of the present invention will be described. In Experiment 1, three types of experimental lamps were manufactured by the following design according to the configuration shown in FIGS.
<Discharge lamp>
Total length of arc tube 1: 400mm
Encapsulated mercury: 130 μl
Rated current: 200A
Total length of anode 14: 72 mm
Anode 14 outer diameter: 30 mm
The thickness of the tip of the anode 14 (base part 20): 4 mm
Heat transfer body D: Zn (zinc)
Weight of heat transfer body D: 48.9 g

表１において、ランプ１は、陽極１４の密閉空間Ｃ内に伝熱体Ｄのみが封入されているもの、ランプ２は、陽極１４の密閉空間Ｃ内に伝熱体Ｄと焼結体Ｍが封入されているもの、ランプ３は、陽極１４の基体部２０の内表面２０Ａに金属粒子Ｎが付着していると共に、密閉空間Ｃ内に伝熱体Ｄが封入されているものである。ランプ２，３においては、焼結体Ｍ、金属粒子Ｎは、それぞれ以下の仕様を有している。
焼結体Ｍ：外径５ｍｍ、全長８ｍｍ、平均粒径１ｍｍ
金属粒子Ｎ：平均粒径１ｍｍ In Table 1, the lamp 1 has only the heat transfer body D enclosed in the sealed space C of the anode 14, and the lamp 2 has the heat transfer body D and the sintered body M in the sealed space C of the anode 14. In the sealed lamp 3, the metal particles N are attached to the inner surface 20A of the base portion 20 of the anode 14, and the heat transfer body D is sealed in the sealed space C. In the lamps 2 and 3, the sintered body M and the metal particles N have the following specifications, respectively.
Sintered body M: outer diameter 5 mm, total length 8 mm, average particle diameter 1 mm
Metal particle N: average particle diameter 1 mm

実験１では、ランプ１ないしランプ３をそれぞれ定格電力７０００Ｗで点灯させ、以下のようにして照度変動率を測定した。図５は、照度変動率を測定するための光学系の構成を示す概略図である。同図に示すように、ランプを出た光は回転楕円鏡、平面反射鏡を経て、コリメイトレンズ、中心波長３６５ｎｍでバンド幅１０ｎｍのバンドパスフィルターへ到り、インテグレータレンズを通り、平面反射鏡で反射され、コンデンスレンズを通り、照射面上に到達する。そして、照射面上に開口径が３ｍｍである照度計を固定し、ランプから放射されるｉ線の放射照度を１秒毎に１時間にわたって測定した。
照度変動率Ｓ（％）は、１時間にわたって測定した３６００個の照度データのうち、最大照度をＸとし、最小照度をＹとし、平均照度をＡとしたとき、以下の数式１によって表される。表１に、実験１の結果を示す
（数式１）Ｓ（％）＝１００×（Ｘ−Ｙ）／Ａ In Experiment 1, each of the lamps 1 to 3 was lit at a rated power of 7000 W, and the illuminance fluctuation rate was measured as follows. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of an optical system for measuring the illuminance fluctuation rate. As shown in the figure, the light emitted from the lamp passes through a spheroid mirror and a plane reflecting mirror, reaches a collimate lens, a band pass filter having a center wavelength of 365 nm and a bandwidth of 10 nm, passes through an integrator lens, and passes through the plane reflecting mirror. And pass through the condensation lens and reach the irradiation surface. And the illuminance meter whose opening diameter is 3 mm was fixed on the irradiation surface, and the irradiance of i line | wire emitted from a lamp | ramp was measured over 1 hour for every second.
The illuminance fluctuation rate S (%) is expressed by the following formula 1 when the maximum illuminance is X, the minimum illuminance is Y, and the average illuminance is A among 3600 illuminance data measured over 1 hour. . Table 1 shows the results of Experiment 1 (Formula 1) S (%) = 100 × (XY) / A

表１に示すように、従来と同じ陽極の構成を有するランプ１の照度変動率が２．１２％であるのに対し、本発明の構成を有するランプ２及びランプ３の照度変動率がそれぞれ０．７７％、０．８１％であった。従って、本発明の陽極の構成を採用することにより、光照射面における照度変動率を小さくすることができることが確認された。 As shown in Table 1, the illuminance fluctuation rate of the lamp 1 having the same anode configuration as the conventional one is 2.12%, whereas the illuminance fluctuation rates of the lamp 2 and the lamp 3 having the configuration of the present invention are each 0. .77% and 0.81%. Therefore, it was confirmed that the illuminance fluctuation rate on the light irradiation surface can be reduced by adopting the configuration of the anode of the present invention.

次に、実験２について説明する。実験２では、実験１と同様にして製造した実験用のランプ１ないしランプ３を、それぞれ定格電力７０００Ｗで点灯させ、目視によって陽極１４が鉛直方向の上下に揺れるか否かを確認した。表２に実験２の結果を示す。 Next, Experiment 2 will be described. In Experiment 2, each of the experimental lamps 1 to 3 manufactured in the same manner as in Experiment 1 was turned on at a rated power of 7000 W, and it was confirmed by visual observation whether or not the anode 14 was shaken up and down in the vertical direction. Table 2 shows the results of Experiment 2.

表２に示すように、従来と同じ陽極の構成を有するランプ１は陽極１４が鉛直方向の上下に揺れていたのに対し、本発明の構成を有するランプ２及びランプ３は陽極１４が鉛直方向の上下に揺れなかったことが確認された。 As shown in Table 2, the lamp 1 having the same anode configuration as the conventional one has the anode 14 swaying vertically, whereas the lamp 2 and the lamp 3 having the configuration of the present invention have the anode 14 in the vertical direction. It was confirmed that it did not shake up and down.

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。例えば、鉛直方向の上方側に陰極を配置した場合において、陰極の内部に形成された密閉空間内に伝熱体と焼結体の双方を封入したり、また、陰極の内表面に焼成により金属粒子を付着させることもできる。 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. For example, when the cathode is arranged on the upper side in the vertical direction, both the heat transfer body and the sintered body are enclosed in a sealed space formed inside the cathode, or the inner surface of the cathode is metalized by firing. Particles can also be deposited.

また、図６に示すように、陽極１４の密閉空間Ｃ内に伝熱体Ｄの他に金属粒子の焼結体Ｍを封入すると共に、基体部２０の内表面２０Ａに焼成により金属粒子Ｎを付着させることもできる。こうすることにより、小さい気泡を形成するための箇所が増えることになるので、伝熱体の突沸をより確実に防止することができるため、放電ランプの点灯時に発光管が揺れるという問題を防止することができる。 Further, as shown in FIG. 6, in addition to the heat transfer body D, the metal particle sintered body M is enclosed in the sealed space C of the anode 14, and the metal particles N are baked on the inner surface 20 A of the base portion 20. It can also be attached. By doing this, the number of locations for forming small bubbles increases, so that it is possible to more reliably prevent bumping of the heat transfer body, thus preventing the problem of the arc tube shaking when the discharge lamp is turned on. be able to.

本発明の放電ランプの全体の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the whole structure of the discharge lamp of this invention. 本発明に係る第１の実施形態の陽極１４の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of anode 14 of a 1st embodiment concerning the present invention. 焼結体Ｍの拡大断面図を示す。The expanded sectional view of the sintered compact M is shown. 本発明に係る第２の実施形態の陽極１４の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of anode 14 of a 2nd embodiment concerning the present invention. 照度変動率を測定するための光学系の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the optical system for measuring an illumination intensity fluctuation rate. 本発明に係る他の実施形態の陽極１４の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of anode 14 of other embodiments concerning the present invention.

Explanation of symbols

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
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
４６蓋部側斜面
Ｃ密閉空間
Ｄ伝熱体
Ｍ焼結体
Ｎ金属粒子
Ｙ溶接部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light emission tube 11 Light emission part 12 Sealing part 14 Anode 16 Cathode 17 Electrode rod 20 Base part 21 Opening 22 Internal space 23 Base part side flat surface 24 Base part side flange part 25 Annular groove 26 Base part side slope 40 Lid part 41 Lid body 42 Insertion part 43 Lid side flat surface 44 Lid side flange 46 Lid side slope C Sealed space D Heat transfer body M Sintered body N Metal particle Y Welded part

Claims

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 a sintered body of metal particles separate from the heat transfer body is enclosed in the sealed space.

2. The discharge lamp according to claim 1, wherein at 293 K (Kelvin), a density of a metal constituting the sintered body is higher than a density of the heat transfer body.

The discharge lamp according to claim 1, wherein the sintered body is obtained by firing metal particles excluding a metal that reacts with a metal constituting the heat transfer body to form an alloy.

The discharge lamp according to claim 1, wherein a melting point of the sintered body is higher than a boiling point of the heat transfer body at 0.1 MPa (megapascal).

The discharge lamp according to claim 1, wherein the combination of the heat transfer body and the sintered body corresponds to any one of the following combinations 1 to 4.
(Combination 1)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Cu (copper), Zn (zinc) and In (indium), and the sintered body is W (tungsten), Ta (tantalum), Re (Rhenium) and Mo (molybdenum) are fired particles containing one or more of them.
(Combination 2)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Cu (copper), Zn (zinc), Sn (tin) and In (indium), and the sintered body is W (tungsten), Re (Rhenium) and Mo (molybdenum) are fired particles containing one or more of them.
(Combination 3)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Ag (silver), Pb (lead), Cu (copper), Zn (zinc), and In (indium), and the sintered body is W Particles containing any one or more of (tungsten), Ta (tantalum), and Re (rhenium) are fired.
(Combination 4)
The heat transfer body is a metal containing one or more of Ag (silver), Pb (lead), Cu (copper), Zn (zinc), Sn (tin) and In (indium), The sintered body is obtained by firing particles containing one or more of W (tungsten) and Re (rhenium).

A pair of electrodes are arranged opposite to each other inside the arc tube,
At least one of the pair of electrodes is in a sealed space formed by a bottomed cylindrical base portion having an opening on the base end side and a lid portion fitted in the internal space of the base portion. In addition, in a discharge lamp in which a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the base portion is enclosed,
A discharge lamp characterized in that metal particles adhere to the surface of the base portion on the inner space side by firing.

The discharge lamp is a discharge lamp that is lit with its tube axis arranged in a vertical direction, and the one electrode is arranged on an upper side in the vertical direction. Discharge lamp.

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 base portion (Step 2)
Step of introducing a sintered body of metal particles separate from the heat transfer body to 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

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)
A step of applying paste-like metal particles to the inner surface of the base portion (step 2)
Step of firing the paste-like metal particles (Step 3)
After the step 2, the step of introducing the heat transfer body into the base portion (step 4)
After the step 3, the step of fitting the lid into the internal space of the base portion (step 5)
After the step 4, the step of welding the base portion and the lid portion