JP2010232000A - Discharge lamp device - Google Patents

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Yoshio Kagebayashi
由郎 影林
Yoshitoku Aiura
良徳 相浦
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Ushio Denki KK
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Ushio Denki KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge lamp device capable of detecting accurately at an early stage leakage of a heat conductor from an electrode. <P>SOLUTION: The discharge lamp device consists of a discharge lamp 10 in which a pair of electrodes are arranged oppositely inside an arc tube filled with a light-emitting substance and a measuring means 30 which monitors lighting state of the discharge lamp 10, and at least one of electrodes of the discharge lamp 10 has a heat conductor consisting of a metal having a melting point lower than that of the metal to constitute the electrode, filled in a sealed space inside. The measuring means 30 has a detection means 35 which measures both of power of the discharge lamp 10 and emission light emitted from the light-emitting substance simultaneously in order at fixed intervals, compares in order the latest ratio being a ratio of measured value of the latest power of the discharge lamp and the measured value of the latest emission light and the past ratio of the measured value of the past power of the discharge lamp and the measured value of emission light after a fixed time interval than the time when the latest power and the emission light of the discharge lamp are measured, and detects the changes of the ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は放電ランプ装置に関する。特に、液晶や半導体ウエハーの露光装置に用いられるショートアーク型放電ランプを用いた放電ランプ装置に関する。   The present invention relates to a discharge lamp device. In particular, the present invention relates to a discharge lamp apparatus using a short arc type discharge lamp used in an exposure apparatus for liquid crystal and semiconductor wafers.

放電ランプは、発光物質、電極間距離、発光管内圧力という観点から幾つかのランプに分類でき、このうち発光物質ではキセノンガスを発光物質とするキセノンランプ、水銀を発光物質とする水銀ランプ、水銀以外の希土類金属を発光物質とするメタルハライドランプなどに分類できる。また、電極間距離という観点では、電極間距離が短いショートアーク型放電ランプや電極間距離が長いロングアーク型放電ランプに分類できる。さらに、発光管内の蒸気圧という観点では、低圧放電ランプ、高圧放電ランプ、超高圧放電ランプに分類できる。   Discharge lamps can be classified into several lamps from the viewpoints of luminescent materials, distance between electrodes, and pressure in the arc tube. Among these, luminescent materials are xenon lamps using xenon gas as luminescent materials, mercury lamps using mercury as luminescent materials, mercury It can be classified as a metal halide lamp using a rare earth metal other than the above as a luminescent material. In terms of the distance between the electrodes, it can be classified into a short arc type discharge lamp having a short distance between electrodes and a long arc type discharge lamp having a long distance between electrodes. Furthermore, from the viewpoint of the vapor pressure in the arc tube, it can be classified into a low pressure discharge lamp, a high pressure discharge lamp, and an ultrahigh pressure discharge lamp.

このうち、ショートアーク型高圧水銀ランプについて言えば、耐熱温度の高い石英ガラスを発光管としており、その内部にタングステン製の電極が2〜12mm程度の間隙をもって配置しており、さらに、発光管内部には発光物質として点灯時蒸気圧が10Pa〜10Paになる水銀やアルゴンなどの希ガスが封入されている。
このショートアーク型高圧水銀ランプは、電極間距離が短くて高輝度が得られるという利点を有することから、従来からリソグラフィーの露光用光源に広く使用されてきた。
Of these, for the short arc type high-pressure mercury lamp, quartz glass having a high heat resistance temperature is used as the arc tube, and tungsten electrodes are arranged in the inside thereof with a gap of about 2 to 12 mm. Is filled with a rare gas such as mercury or argon having a lighting vapor pressure of 10 5 Pa to 10 7 Pa as a luminescent substance.
This short arc type high-pressure mercury lamp has an advantage that a high brightness can be obtained because the distance between the electrodes is short, so that it has been widely used as a light source for lithography exposure.

その一方で、近年は、半導体ウエハーのみならず、液晶基板、特に、大面積の液晶ディスプレイに使う液晶基板の露光用光源として注目されており、製造工程におけるスループットを高める観点から光源であるランプとしても大出力化が強く求められている。   On the other hand, in recent years, it has been attracting attention as a light source for exposure not only for semiconductor wafers but also for liquid crystal substrates, particularly for large area liquid crystal displays, and as a lamp that is a light source from the viewpoint of increasing throughput in the manufacturing process. However, there is a strong demand for higher output.

放電ランプの大出力化により定格消費電力が大きくなると、放電ランプに流れる電流値は、電流電圧の設計値にもよるが、大体の場合においては大きくなる。
このため、電極(特に、直流点灯における陽極)は、電子衝突を受ける量が多くなり、容易に昇温して溶融されるという問題を導いてしまう。また、陽極に限られず、垂直方向に配置する放電ランプにおいては、上側に位置される電極が、発光管内の熱対流などの影響を受けて、アークからの熱を受け易くなり、同様に高温化により溶融されてしまう。
When the rated power consumption increases due to an increase in the output of the discharge lamp, the value of the current flowing through the discharge lamp increases in most cases, although it depends on the design value of the current voltage.
For this reason, the electrode (especially the anode in direct current lighting) increases the amount of electron impact, leading to a problem that it is easily heated and melted. In addition, in discharge lamps arranged vertically, not limited to the anode, the electrode located on the upper side is susceptible to heat from the arc due to the influence of thermal convection in the arc tube, and similarly the temperature rises. It will be melted by.

また、電極、特に、その先端部分が溶融すると、アークが不安定になるばかりでなく、電極を構成する物質が蒸発して発光管の内表面に付着して放射出力が低下するという問題も生じる。
このような現象は、ショートアーク型高圧水銀ランプに限るものではなく、放電ランプを大出力化する場合に、一般的に生ずる問題であった。
In addition, when the electrode, particularly its tip, melts, the arc becomes unstable, and there is a problem that the material constituting the electrode evaporates and adheres to the inner surface of the arc tube to reduce the radiation output. .
Such a phenomenon is not limited to the short arc type high-pressure mercury lamp, but is a problem that generally occurs when the discharge lamp has a large output.

このような問題が生じないようにするには、電極の温度上昇を抑制する必要があり、電極内部に空洞を設けた密閉空間を形成し、この空間の中に、銀や銅などの伝熱体を封入する構造が提案されている(特開2004−6246号)。
伝熱体は、電極本体を構成する金属よりも融点の低い金属により構成されており、ランプ点灯時は、密閉空間内で液体状態となった伝熱体の対流作用や沸騰伝達作用を利用することで、電極先端の熱を、効率良く後部に輸送し、特に電極先端部分の温度上昇を抑制するものである。
In order to prevent such problems from occurring, it is necessary to suppress the temperature rise of the electrode, and a sealed space with a cavity is formed inside the electrode, and heat transfer such as silver or copper is formed in this space. A structure for enclosing a body has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-6246).
The heat transfer body is made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the electrode body. When the lamp is lit, the convection action or boiling transfer action of the heat transfer body that is in a liquid state in the sealed space is used. Thus, the heat at the electrode tip is efficiently transported to the rear part, and in particular, the temperature rise at the electrode tip is suppressed.

しかしながら、上記構造の電極本体の内部に伝熱体を有する電極を採用しても、それ以前に存在する電極に比べて電極損耗という問題を解決することはできるが、完全に電極損耗が抑えられるというわけではなく、電極を構成する物質の蒸発を完全に抑えることはできず、電極からの蒸発物質が発光管の内表面に付着して、ランプ点灯時間の経過に伴い放射出力が徐々に低下するものである。
このような放射出力の低下を補うために、ランプ点灯時間の経過に伴い放電ランプの入力電力を上げて、常に所望の放射出力が得られるようにするものである。
このような方法は、照射面である被処理面での照度が一定になるように制御するものであり、定照度点灯モードと呼ばれている。(特開平10−294271号)。
However, even if an electrode having a heat transfer body is used inside the electrode body having the above structure, the problem of electrode wear can be solved as compared with an electrode existing before that, but electrode wear can be completely suppressed. However, the evaporation of the materials that make up the electrode cannot be completely suppressed, and the evaporated material from the electrode adheres to the inner surface of the arc tube, and the radiation output gradually decreases as the lamp lights up. To do.
In order to compensate for such a decrease in radiation output, the input power of the discharge lamp is increased as the lamp lighting time elapses, so that a desired radiation output is always obtained.
Such a method controls the illuminance on the surface to be processed, which is the irradiation surface, to be constant, and is called a constant illuminance lighting mode. (Japanese Patent Laid-Open No. 10-294271).

定照度点灯モードについて詳細に説明する。
図6は、放電ランプからの放射光を測定する時刻の説明図である。
図6に示すように、S1、S2、S3・・・S598、S599、S600、S601、S602の記号は、一定間隔(1秒間隔)で放射光を測定した時刻を表現している。
The constant illumination lighting mode will be described in detail.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the time at which the emitted light from the discharge lamp is measured.
As shown in FIG. 6, the symbols S1, S2, S3... S598, S599, S600, S601, and S602 represent times when radiated light is measured at regular intervals (1 second intervals).

従来の方法は、ランプ点灯後に安定経過時間を経過した時点、時刻S1において、放射光を測定し、その放射光の測定値と、所望の照度が得られる放射光の測定値である基準値と比較する。この測定値が基準値に対して許容範囲内であれば放射光が低下してないと判断し、放電ランプへの電力は変えないものである。
そして、ランプ点灯時間の経過に伴い、S598、S599、S600の時刻のように、順次、放射光を測定し、基準値と比較するものである。
S601の時刻で測定した放射光の測定値と基準値を比較し、測定値が基準値に対して許容範囲より低下している場合は、放電ランプへの電力を上げて、常に、所望の照度になるようにする。
次に、S602の時刻で測定した放射光の測定値と基準値を比較し、測定値が基準値に対して許容範囲内であれば放射光が低下してないと判断し、放電ランプへの電力は変えないものである。
The conventional method measures the radiated light at the time S1 when a stable elapsed time has elapsed after the lamp is lit, and the measured value of the radiated light, and the reference value that is the measured value of the radiated light to obtain a desired illuminance. Compare. If this measured value is within an allowable range with respect to the reference value, it is determined that the emitted light has not decreased, and the power to the discharge lamp is not changed.
Then, as the lamp lighting time elapses, the radiated light is sequentially measured and compared with the reference value as in the times of S598, S599, and S600.
The measured value of the synchrotron radiation measured at the time of S601 is compared with the reference value, and when the measured value is lower than the allowable range with respect to the reference value, the power to the discharge lamp is increased and the desired illuminance is always obtained. To be.
Next, the measured value of the radiated light measured at the time of S602 is compared with the reference value, and if the measured value is within the allowable range with respect to the reference value, it is determined that the radiated light has not decreased, and the discharge lamp Electricity is not changing.

特開2004−6246号公報JP 2004-6246 A 特開平10−294271号公報JP-A-10-294271

しかしながら、電極本体の内部に伝熱体を有する電極であっても、上述したとおり、完全に電極損耗が抑えられるというわけではなく、電極が損耗した場合は、放電が損耗形状に影響を受けることで著しく不安定となり、最悪の場合、電極本体に穴が開いて伝熱体が漏れ出すという問題があった。   However, even with an electrode having a heat transfer body inside the electrode body, as described above, electrode wear is not completely suppressed, and if the electrode is worn, the discharge is affected by the wear shape. In the worst case, there was a problem that a hole was opened in the electrode body and the heat transfer body leaked out.

一例として、発光管内に水銀が封入され、水銀の発光輝線365nmの光を利用する放電ランプの場合、電極本体に穴が開いて銀や銅などの伝熱体が漏れ出すと、伝熱体が高温に曝されて気化し、霧状になって発光管内に充満し、365nmの光が発光管外に透過しなくなり、照射面である被処理物の処理面での365nmの照度が低下するものである。   As an example, in the case of a discharge lamp in which mercury is enclosed in an arc tube and light having an emission line of mercury of 365 nm is used, if a hole is formed in the electrode body and a heat transfer body such as silver or copper leaks, Vaporized when exposed to high temperature, becomes mist-like, fills the inside of the arc tube, and 365 nm light is not transmitted outside the arc tube, and the illuminance at 365 nm on the treatment surface of the object to be treated decreases. It is.

伝熱体の漏出と照度及びランプの電力の関係について詳細に説明する。
電極本体に、一瞬にして大きな亀裂が発生して穴があくと、電極内部の伝熱体は、ほぼ全て一瞬にして漏れ出すものであり、この場合、365nmの照度は、伝熱体の漏れと同時に低下するものである。
一方、電極本体に、微小な穴があき電極内部の伝熱体が徐々に漏れ出す場合は、伝熱体が漏れ出した初期段階では、365nmの照度の低下は少なく、時間をかけて徐々に365nmの照度が低下していくものである。
The relationship between the leakage of the heat transfer body, the illuminance and the lamp power will be described in detail.
When a large crack occurs in the electrode body in a moment and a hole is made, almost all of the heat transfer body inside the electrode leaks in an instant. In this case, the illuminance at 365 nm is a leakage of the heat transfer body. At the same time, it decreases.
On the other hand, in the case where the electrode body has a small hole and the heat transfer body inside the electrode gradually leaks out, at the initial stage when the heat transfer body leaks out, the decrease in illuminance at 365 nm is small and gradually takes time. The illuminance at 365 nm decreases.

電極内部の伝熱体が一瞬にして、ほぼ全て漏れ出す場合は、光センサを組み込んだ光測定装置で365nmの照度を測定していると、伝熱体の漏れと同時に365nmの照度が急激に低下し、定照度点灯モードにしたがい、放電ランプの電力を一瞬にして上げても、電力上限値以上には電力を上げられないので、365nmの照度を上げることができず、伝熱体の漏れを瞬時に検知することがきる。   If almost all of the heat transfer element inside the electrode leaks in an instant, the 365 nm illuminance suddenly increases at the same time as the heat transfer element leaks. If the power of the discharge lamp is increased for a moment according to the constant illuminance lighting mode, the power cannot be increased beyond the upper limit of the power, so the illuminance at 365 nm cannot be increased, and the heat transfer element leaks. Can be detected instantly.

しかし、電極内部の伝熱体が徐々に漏れ出す場合は、初期段階では、漏れ出した伝熱体の量が少なく、光測定装置で365nmの照度を測定していると、365nmの照度は僅かに低下する程度である。
そして、365nmの照度の低下に伴い、定照度点灯モードによって、放電ランプの電力を上げると、365nmの照度も上がり、伝熱体の漏れを早期に検知できないという問題があった。
However, when the heat transfer body inside the electrode gradually leaks out, the amount of the leaked heat transfer body is small in the initial stage, and if the illuminance at 365 nm is measured by the light measuring device, the illuminance at 365 nm is slightly It is a grade which falls to.
When the power of the discharge lamp is increased in the constant illuminance lighting mode with the decrease in illuminance at 365 nm, the illuminance at 365 nm also increases, and there is a problem that leakage of the heat transfer body cannot be detected at an early stage.

つまり、電極内部の伝熱体が、ほぼ全て一瞬にして漏れ出した場合は、定照度点灯モードで電力を上げても、365nmの照度が上がらず、伝熱体の漏出を検知できる。
しかしながら、電極内部の伝熱体が徐々に漏れ出した場合は、定照度点灯モードで電力を上げると、365nmの照度が上がり、伝熱体の漏出を早期に検知することができないという問題があった。
That is, when almost all of the heat transfer body inside the electrode leaks in an instant, the illuminance at 365 nm does not increase even if the power is increased in the constant illuminance lighting mode, and leakage of the heat transfer body can be detected.
However, when the heat transfer body inside the electrode gradually leaks, there is a problem that when the power is increased in the constant illumination lighting mode, the illuminance at 365 nm increases, and the leakage of the heat transfer body cannot be detected early. It was.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、電極からの伝熱体の漏れを精度よく早期に検知することができる放電ランプ装置を提供することにある。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a discharge lamp device capable of accurately and quickly detecting leakage of a heat transfer body from an electrode. .

請求項1記載の放電ランプ装置は、発光物質が封入された発光管の内部に一対の電極が対向配置された放電ランプと、この放電ランプの点灯状態を監視する測定手段よりなり、前記放電ランプの少なくとも一方の電極は、内部に密閉空間が形成された電極本体と、この密閉空間内に封入された当該電極を構成する金属の融点より低い融点を有する金属からなる伝熱体より構成された放電ランプ装置において、前記測定手段は、前記放電ランプの電力と前記発光物質から放射される放射光の両方を同時に一定間隔で順次測定し、最新の放電ランプの電力の測定値と最新の放射光の測定値の比率である最新比率と、この最新の放電ランプの電力と放射光を測定した時刻より一定の時間間隔をおいた過去の放電ランプの電力の測定値と放射光の測定値の比率である過去比率とを順次比較し、その比率の変化を検出する検出手段を有することを特徴とする。   The discharge lamp device according to claim 1 comprises a discharge lamp in which a pair of electrodes are opposed to each other inside an arc tube in which a luminescent material is sealed, and a measuring means for monitoring the lighting state of the discharge lamp. At least one of the electrodes is composed of an electrode body having a sealed space formed therein, and a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than the melting point of the metal constituting the electrode enclosed in the sealed space. In the discharge lamp device, the measuring means measures both the electric power of the discharge lamp and the radiated light emitted from the light emitting material at the same time and sequentially, and the latest measured value of the electric power of the discharge lamp and the latest radiated light. The latest ratio, which is the ratio of the measured values of the discharge lamp, and the measured values of the discharge lamp power and the synchrotron radiation measured at a certain time interval from the time when the latest discharge lamp power and synchrotron light were measured. Sequentially compares the past and the ratio is the ratio of, and having a detecting means for detecting a change in the ratio.

請求項2記載の放電ランプ装置は、請求項1記載の放電ランプ装置であって、特に、前記検出手段は、最新比率と過去比率の比を検出する比率検出手段であることを特徴とする。   A discharge lamp apparatus according to a second aspect is the discharge lamp apparatus according to the first aspect, wherein the detection means is a ratio detection means for detecting a ratio between the latest ratio and the past ratio.

請求項3記載の放電ランプ装置は、請求項1または請求項2に記載の放電ランプ装置であって、特に、前記電極本体は、タングステンを主成分とする金属から構成され、前記伝熱体は、金、銀及び銅のいずれか一種の金属を含むことを特徴とする。   The discharge lamp device according to claim 3 is the discharge lamp device according to claim 1 or 2, wherein the electrode body is made of a metal mainly composed of tungsten, and the heat transfer body is And any one of gold, silver and copper.

電極本体内部に伝熱体を有する電極を用いた放電ランプと、この放電ランプの点灯状態を監視する測定手段を有する本発明の放電ランプ装置において、測定手段は、放電ランプの電力と発光物質から放射される放射光の両方を同時に一定間隔で順次測定し、最新の放電ランプの電力の測定値と最新の放射光の測定値の比率である最新比率と、この最新の放電ランプの電力と放射光を測定した時刻より一定の時間間隔をおいた過去の放電ランプの電力の測定値と放射光の測定値の比率である過去比率とを順次比較し、その比率の変化を検出する検出手段を有しているので、定照度点灯モードで電力を上げて所定の照度を維持するように放電ランプが点灯していても、放電ランプの電力と放射光の変化により、電極から伝熱体が漏れ出したことを、精度よく、早期に検出することができる。   In the discharge lamp apparatus of the present invention having a discharge lamp using an electrode having a heat transfer body inside the electrode body and a measuring means for monitoring the lighting state of the discharge lamp, the measuring means is based on the electric power of the discharge lamp and the luminescent material. Measure both the emitted synchrotron radiation at the same time and at the same time in sequence, the latest ratio, which is the ratio of the latest discharge lamp power measurement to the latest synchrotron radiation measurement, and the latest discharge lamp power and radiation. A detection means for detecting a change in the ratio by sequentially comparing the past measured value of the power of the discharge lamp and the past ratio which is the ratio of the measured value of the radiated light at a certain time interval from the time when the light was measured. Therefore, even if the discharge lamp is lit to increase the power in the constant illuminance lighting mode and maintain the predetermined illuminance, the heat transfer body leaks from the electrode due to the change in the discharge lamp power and radiated light. That it was issued Accurately, it can be detected early.

さらに、検出手段は、最新比率と過去比率の比を検出する比率検出手段であるので、比率の変化によって、電極から伝熱体が漏れ出したことを、精度よく、早期に検出することができる。   Furthermore, since the detection means is a ratio detection means for detecting the ratio between the latest ratio and the past ratio, it is possible to detect accurately and early that the heat transfer body has leaked from the electrode due to the change in the ratio. .

さらに、電極本体は、タングステンを主成分とする金属から構成され、記伝熱体は、金、銀及び銅のいずれか一種の金属を含むものであり、電極先端の熱を、効率よく後部に輸送し、電極先端部の温度上昇を抑制できる。   Furthermore, the electrode body is made of a metal mainly composed of tungsten, and the heat transfer body contains any one of gold, silver and copper, and the heat at the tip of the electrode is efficiently transferred to the rear part. It can be transported and temperature rise at the electrode tip can be suppressed.

本発明に係る放電ランプ装置の全体構成図を示す。1 is an overall configuration diagram of a discharge lamp device according to the present invention. 本発明に係る放電ランプの全体図を示す。1 shows an overall view of a discharge lamp according to the present invention. 本発明に係る放電ランプの電極を示す。1 shows an electrode of a discharge lamp according to the present invention. 放電ランプによる照度変化を示す。It shows the change in illuminance due to the discharge lamp. 本発明による測定手段のフローチャートを示す。2 shows a flowchart of a measuring means according to the present invention. 本発明による測定手段のフローチャートを示す。2 shows a flowchart of a measuring means according to the present invention. 放射光と電力を測定する測定時刻の説明図である。It is explanatory drawing of the measurement time which measures synchrotron radiation and electric power.

図1は、本願発明に係る放電ランプ装置の全体構造を示す概略図である。
本発明に係る放電ランプ装置は、放電ランプ10と放電ランプ10の点灯状態を監視する測定手段30を必須の構成とし、さらに、放電ランプ10に電流を供給して点灯させるための点灯電源50と、この点灯電源50を制御する電源制御装置40を有する。
測定手段30は、後段で詳細に説明する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall structure of a discharge lamp device according to the present invention.
The discharge lamp device according to the present invention has the discharge lamp 10 and the measuring means 30 for monitoring the lighting state of the discharge lamp 10 as essential components, and further includes a lighting power supply 50 for supplying current to the discharge lamp 10 to light it. The power supply control device 40 that controls the lighting power supply 50 is provided.
The measuring means 30 will be described in detail later.

図2は放電ランプ10の拡大図を示す。放電ランプ10の発光管は石英ガラスからなり、略球状の発光管11の両端には封止部12が一体に連設されている。この発光管11には陽極2および陰極3が対向配置されており、各電極(2,3)はそれぞれ封止部12で保持されて、その中で図示略の金属箔を介して外部リード棒13につながり、図1の点灯電源50に接続される。   FIG. 2 shows an enlarged view of the discharge lamp 10. The arc tube of the discharge lamp 10 is made of quartz glass, and sealing portions 12 are integrally connected to both ends of the substantially spherical arc tube 11. The arc tube 11 has an anode 2 and a cathode 3 facing each other, and each electrode (2, 3) is held by a sealing portion 12, in which an external lead rod is interposed via a metal foil (not shown). 13 and connected to the lighting power source 50 of FIG.

発光管11には、水銀、キセノン、アルゴンなどの発光物質や始動用ガスが所定量封入されている。そして、放電ランプ10は、点灯電源50より電力が供給されると、陽極2と陰極3でアーク放電することにより発光する。なお、この放電ランプ10は、陽極2を上、陰極3を下にして、発光管11の管軸が大地に対して略垂直方向に支持されて点灯されるいわゆる垂直点灯型の放電ランプである。   The arc tube 11 is filled with a predetermined amount of a luminescent substance such as mercury, xenon, or argon, or a starting gas. When electric power is supplied from the lighting power supply 50, the discharge lamp 10 emits light by arc discharge at the anode 2 and the cathode 3. The discharge lamp 10 is a so-called vertical lighting type discharge lamp that is lit with the anode 2 facing up and the cathode 3 facing down, with the tube axis of the arc tube 11 supported in a substantially vertical direction with respect to the ground. .

図3は陽極2の断面構造を示す。陽極2は、電極本体20とその内部に伝熱体Mを有する構造をしている。
電極本体20は、高融点金属、もしくは、高融点金属を主成分とする合金からなり、内部に密閉空間S(以後、「内部空間」ともいう)が形成される容器形状をしたものである。
伝熱体Mは、電極本体20の内部に気密に封入された金属であり、電極本体20を構成する金属より融点の低い金属から構成される。
電極本体20は、蓋部201、胴部202、先端部203から構成されており、蓋部201は陽極を支持するリード棒が挿入される挿入穴2011が形成されている。
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the anode 2. The anode 2 has a structure having an electrode body 20 and a heat transfer body M therein.
The electrode body 20 is made of a refractory metal or an alloy containing a refractory metal as a main component, and has a container shape in which a sealed space S (hereinafter also referred to as “internal space”) is formed.
The heat transfer body M is a metal hermetically sealed inside the electrode body 20 and is made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the electrode body 20.
The electrode body 20 includes a lid part 201, a body part 202, and a tip part 203. The lid part 201 is formed with an insertion hole 2011 into which a lead bar that supports the anode is inserted.

電極本体20を構成する金属としては、タングステン、レニウム、タンタルなどの融点が3000(K)以上の高融点金属が採用される。特に、タングステンは内部の伝熱体Mと反応しにくい点で好ましく、さらに、純度99.9%以上のいわゆる純タングステンが好ましい。
また、高融点金属を主成分とする合金としては、例えば、タングステンを主成分とするタングステンーレニウム合金を採用できる。高温時の繰返し応力に対する耐性が高いものとなり、電極の長寿命化を図ることができる。
As the metal constituting the electrode body 20, a refractory metal having a melting point of 3000 (K) or higher, such as tungsten, rhenium, or tantalum, is employed. In particular, tungsten is preferable in that it hardly reacts with the internal heat transfer body M, and so-called pure tungsten having a purity of 99.9% or more is preferable.
In addition, as an alloy mainly composed of a refractory metal, for example, a tungsten-rhenium alloy mainly composed of tungsten can be adopted. The resistance to repetitive stress at high temperatures is high, and the life of the electrode can be extended.

伝熱体Mは、電極本体20を構成する金属よりも融点の低い金属により構成される。具体的には、電極本体20の構成材料としてタングステンを用いた場合は、伝熱体Mとして、金、銀、銅、あるいはこれらを主成分とする合金が採用できる。これら、金、銀、銅は、タングステンと合金を作らないので、安定的に熱輸送体として働くという意味においても望ましい金属とされる。このうち、金は高価である為に、銀、銅が実用上好ましい材料である。   The heat transfer body M is made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the electrode body 20. Specifically, when tungsten is used as the constituent material of the electrode body 20, gold, silver, copper, or an alloy containing these as a main component can be adopted as the heat transfer body M. Since gold, silver, and copper do not form an alloy with tungsten, these metals are desirable metals in the sense that they stably function as heat transporters. Among these, since gold is expensive, silver and copper are practically preferable materials.

また、別の具体例としては、電極本体20を構成する金属としてレニウムを用いた場合、伝熱体Mとしてタングステンを用いることができる。
電極本体20を構成する金属としてレニウムを採用する利点は、ハロゲンを封入した水銀ランプやメタルハライドランプの場合に、電極の腐食を防止できることであり、これにより、放電ランプの長寿命化を図ることである。
As another specific example, when rhenium is used as the metal constituting the electrode body 20, tungsten can be used as the heat transfer body M.
The advantage of adopting rhenium as the metal constituting the electrode body 20 is that it can prevent corrosion of the electrode in the case of a mercury lamp or a metal halide lamp encapsulating halogen, thereby extending the life of the discharge lamp. is there.

電極本体20は内部に密閉空間Sを有する概略容器形状の構造をしている。このため、伝熱体Mが、高温化されて溶融し、その一部が蒸気化したとしても、発光部11の発光空間に漏出することはない。   The electrode body 20 has a substantially container-shaped structure having a sealed space S inside. For this reason, even if the heat transfer body M is heated and melted and a part thereof is vaporized, it does not leak into the light emitting space of the light emitting unit 11.

測定手段30は、測定手段制御装置31と、放電ランプ10の放射光を測定する光測定装置32と、放電ランプ10の電力を測定する電力測定部33と、光測定装置32で測定した放射光の測定値と電力測定部33で測定した電力の測定値を記憶する記憶手段34と、測定値の変化を検出する検出手段35を有するものであり、検出手段35の具体的手段として、電力の測定値と放射光の測定値の比率を検出する比率検出手段36を備えるものである。   The measuring means 30 includes a measuring means control device 31, a light measuring device 32 that measures the emitted light of the discharge lamp 10, a power measuring unit 33 that measures the power of the discharge lamp 10, and the emitted light measured by the light measuring device 32. Storage means 34 for storing the measured value and the measured value of the power measured by the power measuring unit 33, and a detecting means 35 for detecting a change in the measured value. A ratio detecting means for detecting a ratio between the measured value and the measured value of the emitted light is provided.

光測定装置32は、放電ランプ10の放射光を取り込むものであり、望ましくは、直射光として取り込むことができる位置に配置することが望ましいが、放電ランプ10の本来の使用目的との関係で邪魔にならない位置に設置される。
光測定装置32は、放電ランプ10の放射光のうち所定の光のみを透過するための波長選択フィルタ、波長選択フィルタを透過した所定の光を処理に適した強度に調整するための減光フィルタ、および、当該所定の光を受光して電気信号に変換するセンサ、電気信号を増幅するアンプから構成される。
The light measuring device 32 captures the emitted light of the discharge lamp 10 and is desirably disposed at a position where it can be captured as direct light. However, the light measuring device 32 is obstructive in relation to the original purpose of use of the discharge lamp 10. It is installed in a position where it does not become.
The light measuring device 32 is a wavelength selection filter for transmitting only predetermined light of the radiated light of the discharge lamp 10, and a neutral density filter for adjusting the predetermined light transmitted through the wavelength selection filter to an intensity suitable for processing. And a sensor that receives the predetermined light and converts it into an electrical signal, and an amplifier that amplifies the electrical signal.

波長選択フィルタは、例えば、バンドパスフィルタや色ガラスフィルタが採用され、減光フィルタは、例えばNDフィルタが採用され、センサは、例えば、シリコンフォトダイオードが採用される。
本実施例では、光測定装置32は、波長選択フィルタ、減光フィルタを用いて放電ランプ10の発光管11内に封入された発光物質である水銀の発光輝線365nmの光をセンサで受光し、センサが受光した365nmの光量を電気信号に変換するものである。
なお、センサが受光した365nmの光量とは、波長選択フィルタを透過した365nmを中心に半値幅10nmの光である。
For example, a band pass filter or a color glass filter is employed as the wavelength selection filter, an ND filter is employed as the neutral density filter, and a silicon photodiode is employed as the sensor, for example.
In the present embodiment, the light measurement device 32 receives light of the emission line 365 nm of mercury, which is a luminescent material enclosed in the arc tube 11 of the discharge lamp 10, using a wavelength selection filter and a neutral density filter. The light of 365 nm received by the sensor is converted into an electric signal.
The 365-nm light amount received by the sensor is light having a half-value width of 10 nm centered on 365 nm transmitted through the wavelength selection filter.

電力測定部33は、電源制御装置40で点灯電源50を制御する際に、電源制御装置40から点灯電源50へ送られる電力信号を電力の大きさに対応した電気信号に変換して、放電ランプの電力を測定するものである。
電力信号とは、点灯電源50へ送られる電圧信号と電流信号から合成される信号のことである。
When the power control unit 40 controls the lighting power source 50, the power measuring unit 33 converts a power signal sent from the power source control device 40 to the lighting power source 50 into an electric signal corresponding to the magnitude of the power, and discharge lamp It measures the power of.
The power signal is a signal synthesized from a voltage signal and a current signal sent to the lighting power supply 50.

測定手段制御装置31は、一定間隔で光測定装置32と電力測定部33を作動させるものであり、一例として1秒毎に信号を発信して、光測定装置32と電力測定部33を同時に作動させ、1秒間隔で放電ランプ10からの放射光と放電ランプ10の電力を順次測定するように制御するものである。   The measurement means control device 31 operates the light measurement device 32 and the power measurement unit 33 at regular intervals. As an example, the measurement means control device 31 transmits a signal every second and operates the light measurement device 32 and the power measurement unit 33 simultaneously. Then, control is performed so that the emitted light from the discharge lamp 10 and the power of the discharge lamp 10 are sequentially measured at intervals of one second.

記憶手段34は、光測定装置32から発信された電気信号と、電力測定部33から発信された電気信号を記憶するものであり、測定手段制御装置31によって、一定間隔で光測定装置32から発信された電気信号と電力測定部33から発信された電気信号をそれぞれ個別に記憶するものである。   The storage unit 34 stores the electrical signal transmitted from the light measurement device 32 and the electrical signal transmitted from the power measurement unit 33, and is transmitted from the light measurement device 32 at regular intervals by the measurement unit control device 31. The electric signal transmitted and the electric signal transmitted from the power measuring unit 33 are individually stored.

なお、光測定装置32は、放電ランプ10の発光管11内に封入された発光物質の光を測定するものであり、発光物質が水銀の場合は、365nm以外の光である405nmや436nmの光を測定してもよい。
放電ランプの発光管に封入された発光物質が水銀の場合は、点灯中に、銀や銅などの伝熱体が漏れ出すと、水銀の発光輝線である365nmや405nmや436nmの光が発光管外に透過する割合が顕著に減少するものである。
The light measuring device 32 measures the light of the luminescent material enclosed in the arc tube 11 of the discharge lamp 10. When the luminescent material is mercury, light of 405 nm or 436 nm which is light other than 365 nm is used. May be measured.
When the luminous material enclosed in the arc tube of the discharge lamp is mercury, when a heat transfer material such as silver or copper leaks out during lighting, light of 365 nm, 405 nm, or 436 nm, which is an emission line of mercury, is emitted from the arc tube. The rate of transmission to the outside is remarkably reduced.

検出手段35は、記憶手段34に記憶された最新の放電ランプの電力の測定値に対応する電気信号と最新の放射光の測定値に対応する電気信号の比率である最新比率と、この最新の放電ランプの電力と放射光を測定した時刻より一定の時間間隔をおいた過去の放電ランプの電力の測定値に対応する電気信号と放射光の測定値に対応する電気信号の比率である過去比率とを順次比較し、最新比率と過去比率の比率変化を検出するものある。   The detection means 35 has the latest ratio, which is the ratio of the electrical signal corresponding to the latest measured value of the discharge lamp power stored in the storage means 34 and the latest measured value of the emitted light, and the latest The past ratio, which is the ratio of the electrical signal corresponding to the measured value of the discharge lamp and the measured value of the emitted light at a certain time interval from the time when the power of the discharge lamp and the emitted light are measured Are sequentially detected, and a change in the ratio between the latest ratio and the past ratio is detected.

さらに、検出手段35は、最新比率の値と過去比率の値の比を検出する比率検出手段を有するものである。   Furthermore, the detection means 35 has a ratio detection means for detecting the ratio between the latest ratio value and the past ratio value.

そして、検出手段35によって検出した比率変化に対応する電気信号の変化が基準値から外れた場合や、比率検出手段36によって検出した比の値が基準値から外れた場合に、異常状態であることを表示させたり、検出手段35や比率検出手段36から異常状態であるとして電源制御装置40に電気信号を送ることにより、電源制御装置40を作動させ、電源制御装置40から点灯電源50に動作停止信号を送り、放電ランプ10を消灯させたりするものである。   And when the change of the electrical signal corresponding to the ratio change detected by the detection means 35 deviates from the reference value, or when the ratio value detected by the ratio detection means 36 deviates from the reference value, it is in an abnormal state. Is displayed, or an electric signal is sent from the detection means 35 or the ratio detection means 36 to the power supply control device 40 as an abnormal state, thereby operating the power supply control device 40 and stopping the operation from the power supply control device 40 to the lighting power supply 50. A signal is sent to turn off the discharge lamp 10.

ここで、放電ランプ10の陽極2が損耗することにより放電が不安定になる現象、電極本体素材による破損現象、および、伝熱体が電極本体の内部空間より漏出する現象を説明する。
陽極はタングステンなどの高融点金属から構成されるが、点灯時間の経過とともに、当該陽極を構成する材料は蒸発したり変形したりする。特に、陽極表面の一部に局部的にアークが集中したり、アークがふらふら揺れたりするなどの場合、当該部位の損耗は激しくなり、ついには電極本体を突き破るからである。
また、電極本体にクラックや鬆(す)などがあった場合、局部的に強度が落ちるために破損にいたる可能性がある。どちらにしても、内部に封じ込められていた伝熱体が放電空間に出る通路が出来てしまうことで、伝熱体の漏出が生じてしまう。
Here, a phenomenon in which the discharge becomes unstable due to wear of the anode 2 of the discharge lamp 10, a damage phenomenon due to the electrode main body material, and a phenomenon in which the heat transfer body leaks from the internal space of the electrode main body will be described.
The anode is made of a refractory metal such as tungsten, but as the lighting time elapses, the material constituting the anode evaporates or deforms. In particular, when the arc is locally concentrated on a part of the anode surface or when the arc fluctuates, the wear of the part becomes severe, and finally the electrode body is broken.
In addition, if there are cracks or voids in the electrode body, the strength may decrease locally, leading to damage. In either case, leakage of the heat transfer body occurs due to the passage of the heat transfer body enclosed inside to the discharge space.

図4は、放電ランプ10の電極から伝熱体が漏れ出した場合の放電ランプの照度変化を示すデータ説明図である。
図4において、縦軸は波長365nmの光をセンサが検知した光量をセンサ出力電圧(V)として示し、横軸は点灯経過時間(分)を示す。
なお、図4の事例は、放電ランプ10は、図2に示す構造のものであって、発光管11には水銀とキセノンが封入されており、電極本体20には伝熱体Mとして銀が封入されたものを例としている。
FIG. 4 is a data explanatory diagram showing a change in illuminance of the discharge lamp when the heat transfer body leaks from the electrode of the discharge lamp 10.
In FIG. 4, the vertical axis indicates the amount of light detected by the sensor with light having a wavelength of 365 nm as the sensor output voltage (V), and the horizontal axis indicates the elapsed lighting time (minutes).
In the case of FIG. 4, the discharge lamp 10 has the structure shown in FIG. 2, and the arc tube 11 is filled with mercury and xenon, and the electrode body 20 is made of silver as the heat transfer body M. The encapsulated one is taken as an example.

図4において、横軸で、−3〜0分までの間は、放電ランプ10が安定点灯している時間帯であり、センサが検知した光量は安定している。つまり、被処理物の処理面での照度が安定している状態である。
そして、0分の時刻において、電極本体20から内部に封入された銀が発光管内に漏れ始め、この瞬間に、発光管内に新たに銀が混入されることになり、銀が高温に曝されて気化し、霧状になって発光管内に充満し、365nmの光が発光管外に透過しなくなり、結果として、センサが検知する波長365nmの光の光量が減少し始める。
さらに、0分以降は、徐々に、センサが検知する波長365nmの光の光量が減少しつづけている。
In FIG. 4, on the horizontal axis, the period from −3 to 0 minutes is a time zone in which the discharge lamp 10 is stably lit, and the amount of light detected by the sensor is stable. That is, the illuminance on the processing surface of the workpiece is stable.
Then, at the time of 0 minutes, the silver enclosed inside from the electrode body 20 starts to leak into the arc tube, and at this moment, silver is newly mixed in the arc tube, and the silver is exposed to a high temperature. Vaporizes and fills the arc tube, and 365 nm light is not transmitted outside the arc tube. As a result, the amount of light with a wavelength of 365 nm detected by the sensor starts to decrease.
Further, after 0 minute, the light quantity of the wavelength 365 nm detected by the sensor is gradually decreasing.

次に、放電ランプ10からの放射光と電力の測定方法について、図5のフローチャートを用いて説明する。
ステップ1において、点灯電源50を起動して放電ランプ10を点灯させる。
次に、ステップ2において、放電ランプ10が安定点灯する安定経過時間が経過したかどうか判定する。
安定経過時間が経過していない場合は、N0と判定し、再び安定経過時間を判定する。
安定経過時間が経過している場合は、YESと判定し、ステップ3に移行する。
ステップ3では、測定手段制御装置31が作動し、光測定装置32と電力測定部33が同時に一定間隔で放射光と電力を順次測定し、光測定装置32からの測定値に対応する信号Sa1、Sa2、Sa3・・・Sa(n−2)、Sa(n−1)、Sa(n)、Sa(n+1)と、電力測定部33からの測定値に対応する信号Sb1、Sb2、Sb3・・・Sa(n−2)、Sb(n−1)、Sb(n)、Sb(n+1)を、記憶手段34にそれぞれ個別に記憶する。
Next, a method for measuring the emitted light and power from the discharge lamp 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.
In step 1, the lighting power supply 50 is activated to turn on the discharge lamp 10.
Next, in step 2, it is determined whether or not a stable elapsed time for which the discharge lamp 10 is stably lit has elapsed.
If the stable elapsed time has not elapsed, it is determined as N0, and the stable elapsed time is determined again.
If the stable elapsed time has elapsed, it is determined YES and the process proceeds to step 3.
In step 3, the measurement means control device 31 is activated, and the light measurement device 32 and the power measurement unit 33 simultaneously measure the emitted light and power sequentially at a constant interval, and a signal Sa1, corresponding to the measurement value from the light measurement device 32, Sa2, Sa3... Sa (n-2), Sa (n-1), Sa (n), Sa (n + 1) and signals Sb1, Sb2, Sb3 corresponding to the measured values from the power measuring unit 33. Sa (n-2), Sb (n-1), Sb (n), and Sb (n + 1) are individually stored in the storage unit 34.

次に、ステップ4において、最新の放電ランプの電力に対応する信号Sb(n+1)と最新の放電ランプの放射光に対応する信号Sa(n+1)の最新比率と、この最新の放電ランプの電力と放射光を測定した時刻より一定の時間間隔をおいた過去の放電ランプの電力に対応する信号Sb1と放電ランプの放射光に対応する信号Sa1の過去比率を比較する。
具体的には、それぞれの信号から以下の式1の値を作る。
式1・・・D/E
最新比率:D=Sa(n+1)/Sb(n+1)
過去比率:E=Sa1/Sb1
Next, in step 4, the latest ratio of the signal Sb (n + 1) corresponding to the latest discharge lamp power and the signal Sa (n + 1) corresponding to the latest discharge lamp radiation, and the latest discharge lamp power The past ratio of the signal Sb1 corresponding to the power of the discharge lamp in the past and the signal Sa1 corresponding to the light emitted from the discharge lamp at a certain time interval from the time when the synchrotron light is measured is compared.
Specifically, the value of Equation 1 below is created from each signal.
Formula 1 ... D / E
Latest ratio: D = Sa (n + 1) / Sb (n + 1)
Past ratio: E = Sa1 / Sb1

次に、ステップ5において、D/Eの値と閾値Tを比較する。
このステップ5において、D/Eの値が閾値Tより小さい場合は、YESと判定し、ステップ6で、比率検出手段26から異常信号を発信する。
Next, in step 5, the D / E value and the threshold value T are compared.
If the D / E value is smaller than the threshold value T in step 5, it is determined YES, and an abnormal signal is transmitted from the ratio detection means 26 in step 6.

ステップ5において、D/Eの値が閾値Tより大きい場合は、NOと判定し、ステップ3に戻り、光測定装置32と電力測定部33によって電力と放射光を同時に測定し、最新の測定値に対するSa(n+2)とSb(n+2)を、記憶手段34に記憶する。
そして、ステップ4において、最新の放電ランプの電力に対応する信号Sb(n+2)と最新の放電ランプの放射光に対応する信号Sa(n+2)の最新比率と、この最新の放電ランプの電力と放射光を測定した時刻より一定の時間間隔をおいた過去の放電ランプの電力に対応する信号Sb2と放電ランプの放射光に対応する信号Sa2の過去比率を比較する。
具体的には、それぞれの信号から以下の式1の値を作る。
式1・・・D/E
最新比率:D=Sa(n+2)/Sb(n+2)
過去比率:E=Sa2/Sb2
In step 5, when the value of D / E is larger than the threshold value T, it is determined to be NO, and the process returns to step 3 to measure the power and the radiated light at the same time by the light measurement device 32 and the power measurement unit 33. Sa (n + 2) and Sb (n + 2) are stored in the storage means 34.
In step 4, the latest ratio of the signal Sb (n + 2) corresponding to the latest discharge lamp power and the signal Sa (n + 2) corresponding to the latest discharge lamp radiation, and the latest discharge lamp power and radiation. The past ratio between the signal Sb2 corresponding to the power of the discharge lamp in the past and the signal Sa2 corresponding to the emitted light of the discharge lamp at a certain time interval from the time when the light was measured is compared.
Specifically, the value of Equation 1 below is created from each signal.
Formula 1 ... D / E
Latest ratio: D = Sa (n + 2) / Sb (n + 2)
Past ratio: E = Sa2 / Sb2

次に、ステップ5において、D/Eの値と閾値Tを比較し、YES、或いは、NOの判定をする。
このステップ5で、NOと判定している間は、ステップ3からステップ5を繰り返し行うものである。
Next, in step 5, the D / E value and the threshold T are compared, and a determination of YES or NO is made.
While it is determined NO in step 5, step 3 to step 5 are repeated.

なお、ステップ6における異常信号は電源制御装置40に送られて、電源制御装置40から点灯電源50に動作停止信号が送られて、放電ランプ10が消灯する。   The abnormal signal in step 6 is sent to the power supply control device 40, an operation stop signal is sent from the power supply control device 40 to the lighting power supply 50, and the discharge lamp 10 is turned off.

なお、上記の説明において、ステップ3において、光測定装置32からの測定値に対応する信号と、電力測定部33からの測定値に対応する信号を、記憶手段34にそれぞれ個別に記憶するように説明したが、記憶手段34の記憶容量が小さい場合には、測定毎に放射光の測定値と電力の測定値の比率を演算させた後、演算結果の比率の値のみを記憶手段34に記憶させても良い。   In the above description, in step 3, the signal corresponding to the measurement value from the light measurement device 32 and the signal corresponding to the measurement value from the power measurement unit 33 are individually stored in the storage unit 34. As described above, when the storage capacity of the storage unit 34 is small, the ratio of the measurement value of the radiated light and the measurement value of the power is calculated for each measurement, and then only the ratio value of the calculation result is stored in the storage unit 34. You may let them.

上記実施例は、ステップ4において、最新比率の値と過去比率の値の比を取ることを説明したが、最新比率の値と過去比率の値の差を取ってもよい。
放電ランプ10からの放射光と電力の測定方法について、最新比率の値と過去比率の値の差を取る方法について、図6のフローチャートを用いて説明する。
図6に示すフローチャートのステップ1〜3までは、図に示すフローチャートと同様であり、説明は省略する。
図6のステップ4において、最新の放電ランプの電力に対応する信号Sb(n+1)と最新の放電ランプの放射光に対応する信号Sa(n+1)の最新比率と、この最新の放電ランプの電力と放射光を測定した時刻より一定の時間間隔をおいた過去の放電ランプの電力に対応する信号Sb1と放電ランプの放射光に対応する信号Sa1の過去比率を比較する。
具体的には、それぞれの信号から以下の式1の値を作る。
式1・・・E−D
最新比率:D=Sa(n+1)/Sb(n+1)
過去比率:E=Sa1/Sb1
In the above embodiment, it has been described that the ratio of the latest ratio value and the past ratio value is taken in step 4, but the difference between the latest ratio value and the past ratio value may be taken.
With respect to the method for measuring the emitted light and power from the discharge lamp 10, a method for taking the difference between the latest ratio value and the past ratio value will be described with reference to the flowchart of FIG.
Steps 1 to 3 in the flowchart shown in FIG. 6 are the same as those in the flowchart shown in FIG.
In step 4 of FIG. 6, the latest ratio of the signal Sb (n + 1) corresponding to the latest discharge lamp power and the signal Sa (n + 1) corresponding to the latest discharge lamp radiation, and the latest discharge lamp power The past ratio of the signal Sb1 corresponding to the power of the discharge lamp in the past and the signal Sa1 corresponding to the light emitted from the discharge lamp at a certain time interval from the time when the synchrotron light is measured is compared.
Specifically, the value of Equation 1 below is created from each signal.
Formula 1 ... ED
Latest ratio: D = Sa (n + 1) / Sb (n + 1)
Past ratio: E = Sa1 / Sb1

次に、ステップ5において、E−Dの値と閾値Tを比較する。
このステップ5において、E−Dの値が閾値Tより大きい場合は、YESと判定し、ステップ6で、比率検出手段26から異常信号を発信する。
Next, in step 5, the value of E−D is compared with the threshold value T.
In this step 5, when the value of ED is larger than the threshold value T, it is determined YES, and in step 6, an abnormal signal is transmitted from the ratio detection means 26.

ステップ5において、E−Dの値が閾値Tより小さい場合は、NOと判定し、ステップ3に戻り、光測定装置32と電力測定部33によって電力と放射光を同時に測定し、最新の測定値に対するSa(n+2)とSb(n+2)を、記憶手段34に記憶する。
そして、ステップ4において、最新の放電ランプの電力に対応する信号Sb(n+2)と最新の放電ランプの放射光に対応する信号Sa(n+2)の最新比率と、この最新の放電ランプの電力と放射光を測定した時刻より一定の時間間隔をおいた過去の放電ランプの電力に対応する信号Sb2と放電ランプの放射光に対応する信号Sa2の過去比率を比較する。
具体的には、それぞれの信号から以下の式1の値を作る。
式1・・・E−D
最新比率:D=Sa(n+2)/Sb(n+2)
過去比率:E=Sa2/Sb2
In step 5, when the value of ED is smaller than the threshold value T, it is determined as NO, and the process returns to step 3 where the power and the emitted light are simultaneously measured by the light measuring device 32 and the power measuring unit 33, and the latest measured value is obtained. Sa (n + 2) and Sb (n + 2) are stored in the storage means 34.
In step 4, the latest ratio of the signal Sb (n + 2) corresponding to the latest discharge lamp power and the signal Sa (n + 2) corresponding to the latest discharge lamp radiation, and the latest discharge lamp power and radiation. The past ratio between the signal Sb2 corresponding to the power of the discharge lamp in the past and the signal Sa2 corresponding to the emitted light of the discharge lamp at a certain time interval from the time when the light was measured is compared.
Specifically, the value of Equation 1 below is created from each signal.
Formula 1 ... ED
Latest ratio: D = Sa (n + 2) / Sb (n + 2)
Past ratio: E = Sa2 / Sb2

次に、ステップ5において、E−Dの値と閾値Tを比較し、YES、或いは、NOの判定をする。
このステップ5で、NOと判定している間は、ステップ3からステップ5を繰り返し行うものである。
Next, in step 5, the value of ED and the threshold value T are compared, and a determination of YES or NO is made.
While it is determined NO in step 5, step 3 to step 5 are repeated.

なお、ステップ6における異常信号は電源制御装置40に送られて、電源制御装置40から点灯電源50に動作停止信号が送られて、放電ランプ10が消灯する。
The abnormal signal in step 6 is sent to the power supply control device 40, an operation stop signal is sent from the power supply control device 40 to the lighting power supply 50, and the discharge lamp 10 is turned off.

次に、図5と図7を用いて具体的な放射光の測定方法について説明する。
なお、図7は、測定時刻の説明図であり、S1等の記号は、一定間隔で放射光と電力を測定した時刻を表現している。
図5のステップ2において、放電ランプ10が安定点灯する安定経過時間10分が経過したかどうか判定する。
安定経過時間10分が経過している場合は、YESと判定し、ステップ3に移行する。
ステップ3では、図7に示すように、測定手段制御装置31が作動し、光測定装置32と電力測定部33が、S1、S2等の時刻に示すように1秒間隔で連続して、放射光と電力を順次測定し、光測定装置32からの測定値に対応する信号Sa1、Sa2、Sa3・・・Sa598、Sa599、Sa600、Sa601、Sa602と、電力測定部33からの測定値に対応する信号Sb1、Sb2、Sb3・・・Sb598、Sb599、Sb600、Sb601、Sb602を、記憶手段34にそれぞれ個別に記憶する。
ここで、S601とは、一番最初に測定した時刻S1から600秒後の時刻を意味しており、時刻S601で測定値した放射光の測定値に対応する信号はSa601であり、時刻S601で測定値した電力の測定値に対応する信号はSb601である。
Next, a specific method for measuring emitted light will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the measurement time. Symbols such as S1 represent times when the radiated light and the power are measured at regular intervals.
In step 2 of FIG. 5, it is determined whether or not a stable elapsed time of 10 minutes for the discharge lamp 10 to stably light has elapsed.
If the stable elapsed time of 10 minutes has elapsed, it is determined YES and the process proceeds to step 3.
In step 3, as shown in FIG. 7, the measurement means control device 31 is operated, and the light measurement device 32 and the power measurement unit 33 are continuously emitted at intervals of 1 second as shown at times such as S1 and S2. Light and power are sequentially measured, and signals Sa1, Sa2, Sa3... Sa598, Sa599, Sa600, Sa601, Sa602 corresponding to the measured values from the light measuring device 32 and the measured values from the power measuring unit 33 are corresponded. The signals Sb1, Sb2, Sb3... Sb598, Sb599, Sb600, Sb601, Sb602 are stored individually in the storage means 34.
Here, S601 means the time 600 seconds after the first measured time S1, and the signal corresponding to the measured value of the radiated light measured at time S601 is Sa601, and at time S601. The signal corresponding to the measured value of the measured power is Sb601.

次に、ステップ4において、最新の時刻S601における放電ランプの電力に対応する信号Sb601と最新の時刻S601における放電ランプの放射光に対応する信号Sa601の最新比率Dと、600秒前の過去の時刻S1における放電ランプの電力に対応する信号Sb1と過去の時刻S1における放電ランプの放射光に対応する信号Sa1の過去比率Eを比較する。
具体的には、それぞれの信号から以下の式1の値を作る。
式1・・・D/E
最新比率:D=Sa601/Sb601
過去比率:E=Sa1/Sb1
Next, in step 4, the latest ratio D of the signal Sb601 corresponding to the power of the discharge lamp at the latest time S601 and the signal Sa601 corresponding to the emitted light of the discharge lamp at the latest time S601, and the past time 600 seconds ago. The past ratio E of the signal Sb1 corresponding to the power of the discharge lamp in S1 and the signal Sa1 corresponding to the emitted light of the discharge lamp in the past time S1 is compared.
Specifically, the value of Equation 1 below is created from each signal.
Formula 1 ... D / E
Latest ratio: D = Sa601 / Sb601
Past ratio: E = Sa1 / Sb1

ステップ5において、閾値となる値を予め決めておき、その閾値を0.8とする。
このステップ5において、D/Eの値と閾値0.8を比較し、D/Eの値が0.8より大きい場合は、電極から銀が漏れ出していないと判定し、ステップ3に戻り、次の時刻S602の放電ランプの電力に対応する信号Sb602と時刻S602の放電ランプの放射光に対応する信号Sa602を、記憶手段34に記憶する。
ここで、S602とは、二番目に測定した時刻S2から600秒後の時刻を意味している。
なお、このステップ5において、D/Eの値が1.0より小さく0.8より大きい場合は、電極から銀が漏れ出していない状態である。
これは、前述したように、電極本体の内部に伝熱体を有する電極を採用しても、電極を構成する物質の蒸発を完全に抑えることはできず、電極からの蒸発物質が発光管の内表面に付着して、ランプからの放射出力が低下したので、定照度点灯モードに伴い、放電ランプへの電力を上げた結果、時刻S601における最新比率Dの値が、600秒前の過去の時刻S1における過去比率Eの値に比べて小さくなるものである。
In step 5, a threshold value is determined in advance, and the threshold value is set to 0.8.
In this step 5, the D / E value is compared with the threshold value 0.8. If the D / E value is larger than 0.8, it is determined that silver does not leak from the electrode, and the process returns to step 3. A signal Sb602 corresponding to the power of the discharge lamp at the next time S602 and a signal Sa602 corresponding to the emitted light of the discharge lamp at the time S602 are stored in the storage unit 34.
Here, S602 means a time 600 seconds after the second measured time S2.
In Step 5, when the value of D / E is smaller than 1.0 and larger than 0.8, silver is not leaking from the electrode.
As described above, even if an electrode having a heat transfer body is used inside the electrode body, the evaporation of the material constituting the electrode cannot be completely suppressed. Since the radiation output from the lamp is reduced due to adhesion to the inner surface, the value of the latest ratio D at time S601 is the past 600 seconds ago as a result of increasing the power to the discharge lamp in accordance with the constant illuminance lighting mode. It is smaller than the value of the past ratio E at time S1.

そして、ステップ4において、最新の時刻S602における放電ランプの電力に対応する信号Sb602と最新の時刻S602における放電ランプの放射光に対応する信号Sa602の最新比率Dと、600秒前の過去の時刻S2における放電ランプの電力に対応する信号Sb2と過去の時刻S2における放電ランプの放射光に対応する信号Sa2の過去比率Eを比較する。
具体的には、それぞれの信号から以下の式1の値を作る。
式1・・・D/E
最新比率:D=Sa602/Sb602
過去比率:E=Sa2/Sb2
In step 4, the latest ratio D of the signal Sb602 corresponding to the power of the discharge lamp at the latest time S602 and the signal Sa602 corresponding to the emitted light of the discharge lamp at the latest time S602, and the past time S2 600 seconds before. The past ratio E of the signal Sb2 corresponding to the electric power of the discharge lamp at and the signal Sa2 corresponding to the emitted light of the discharge lamp at the past time S2 is compared.
Specifically, the value of Equation 1 below is created from each signal.
Formula 1 ... D / E
Latest ratio: D = Sa602 / Sb602
Past ratio: E = Sa2 / Sb2

ステップ5において、D/Eの値と閾値0.8を比較し、D/Eの値が0.8より小さい場合は、電極から銀が漏れ出したと判定し、ステップ6に移行し、比率検出手段26から異常信号を発信する。
これは、電極から銀が漏れ出していない場合であっても、前述した通り、電極からの蒸発物質が発光管の内表面に付着することにより、ランプからの放射出力が低下し、定照度点灯モードに伴い、放電ランプへの電力を上げた結果、D/Eの値が低下するが、電極から銀が漏れ出すと、D/Eの値の低下がはるかに大きく、通常の低下範囲を超えることになり、D/Eの値の変化を見ることにより、電極から伝熱体が漏れ出したことを、精度よく、早期に検出することができる。
In step 5, the value of D / E is compared with the threshold value 0.8. If the value of D / E is smaller than 0.8, it is determined that silver has leaked from the electrode, the process proceeds to step 6, and the ratio is An abnormal signal is transmitted from the detection means 26.
This is because even if silver does not leak from the electrode, as described above, the evaporative substance from the electrode adheres to the inner surface of the arc tube, so that the radiation output from the lamp is reduced and the constant illumination is applied. As a result of increasing the power to the discharge lamp in accordance with the mode, the D / E value decreases. However, when silver leaks from the electrode, the decrease in the D / E value is much larger and exceeds the normal decrease range. Thus, by observing the change in the value of D / E, it is possible to accurately and quickly detect that the heat transfer body has leaked from the electrode.

なお、ステップ5において、最新比率Dと過去比率Dを、一般化して表現すると、最新の測定値と600秒前の測定値を比較するので、D=Sa(m+600)/Sb(m+600)、E=Sam/Sbmとなり、このDとEの値を用いたD/Eの値と閾値0.8とを比較することになる。   In step 5, when the latest ratio D and the past ratio D are expressed in a generalized manner, the latest measured value is compared with the measured value 600 seconds before, so that D = Sa (m + 600) / Sb (m + 600), E = Sam / Sbm, and the D / E value using the D and E values is compared with the threshold value 0.8.

なお、本願発明では、電力と放射光の測定間隔は、記憶手段33の記憶容量によって適宜設定され、1秒に限るものでなく、5分より短い間隔であり、この好ましくは30秒より短い間隔である。
また、本発明では、最新の電力の測定値と放射光の測定値とは、実際の最新の電力の測定値と放射光の測定値以外にも、最新から5分以内に測定した測定値も、最新の電力の測定値と放射光の測定値と見なすものである。
これは、5分以内であれば、放射光の低下以外のランプ不具合の影響を受けないものであり、比率検出手段の演算能力や処理スピードに制限がある場合は、最新の電力と放射光を測定した値より、5分以内の値を利用してもなんら問題はない。
In the present invention, the measurement interval between the power and the emitted light is appropriately set according to the storage capacity of the storage means 33 and is not limited to 1 second, but is shorter than 5 minutes, and preferably shorter than 30 seconds. It is.
In the present invention, the latest measured power value and the measured value of synchrotron radiation are not only the latest measured power value and the measured value of synchrotron radiation but also the measured value measured within 5 minutes from the latest. It is considered as the latest power measurement and synchrotron radiation measurement.
If it is within 5 minutes, it will not be affected by lamp troubles other than a decrease in synchrotron radiation. If there is a limit to the calculation capability or processing speed of the ratio detection means, the latest power and synchrotron radiation will be used. There is no problem even if a value within 5 minutes is used from the measured value.

なお、定照度点灯モードで説明を行ったが、定電力点灯モードにおいても電極本体から伝熱体が漏れ出した場合、同様にD/Eの比が低下し、或いは、同様にE−Dの差が大きくなるので、本願発明は定電力点灯モードにおいても適用できる。   Although the constant illuminance lighting mode has been described, if the heat transfer body leaks out from the electrode body even in the constant power lighting mode, the ratio of D / E is similarly reduced, or the ED Since the difference becomes large, the present invention can also be applied in the constant power lighting mode.

10 放電ランプ
30 測定手段
31 測定手段制御装置
32 光測定装置
33 電力測定部
34 記憶手段
35 検出手段
36 比率検出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Discharge lamp 30 Measuring means 31 Measuring means control apparatus 32 Optical measuring apparatus 33 Electric power measurement part 34 Memory | storage means 35 Detection means 36 Ratio detection means

Claims (3)

発光物質が封入された発光管の内部に一対の電極が対向配置された放電ランプと、この放電ランプの点灯状態を監視する測定手段よりなり、
前記放電ランプの少なくとも一方の電極は、内部に密閉空間が形成された電極本体と、この密閉空間内に封入された当該電極を構成する金属の融点より低い融点を有する金属からなる伝熱体より構成された放電ランプ装置において、
前記測定手段は、前記放電ランプの電力と前記発光物質から放射される放射光の両方を同時に一定間隔で順次測定し、最新の放電ランプの電力の測定値と最新の放射光の測定値の比率である最新比率と、この最新の放電ランプの電力と放射光を測定した時刻より一定の時間間隔をおいた過去の放電ランプの電力の測定値と放射光の測定値の比率である過去比率とを順次比較し、その比率の変化を検出する検出手段を有することを特徴とする放電ランプ装置。
A discharge lamp in which a pair of electrodes are arranged opposite to each other inside an arc tube in which a luminescent material is sealed, and a measuring means for monitoring the lighting state of the discharge lamp,
At least one of the electrodes of the discharge lamp includes an electrode main body in which a sealed space is formed, and a heat transfer body made of a metal having a melting point lower than that of the metal constituting the electrode enclosed in the sealed space. In the constructed discharge lamp device,
The measuring means sequentially measures both the power of the discharge lamp and the radiated light emitted from the luminescent material at regular intervals, and the ratio of the latest measured value of the discharge lamp power and the latest measured value of the radiated light. And the past ratio that is the ratio of the measured value of the discharge lamp and the measured value of the past discharge lamp at a fixed time interval from the time when the measured power and the emitted light of the latest discharge lamp are measured. A discharge lamp device comprising detecting means for sequentially comparing the two and detecting a change in the ratio.
前記検出手段は、最新比率と過去比率の比を検出する比率検出手段であることを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ装置。   2. The discharge lamp device according to claim 1, wherein the detecting means is a ratio detecting means for detecting a ratio between a latest ratio and a past ratio. 前記電極本体は、タングステンを主成分とする金属から構成され、
前記伝熱体は、金、銀及び銅のいずれか一種の金属を含むことを特徴とする請求項1から2に記載の放電ランプ装置。
The electrode body is made of a metal whose main component is tungsten,
The discharge lamp device according to claim 1, wherein the heat transfer body includes any one of gold, silver, and copper.
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