JP2013004397A - Short arc type discharge lamp - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a short arc type discharge lamp which can prevent an electrode head in an anode from rising while the lamp is turned on and can also reduce the weight of the electrode head, even if high electric power is inputted.SOLUTION: A short arc type discharge lamp comprises: a luminous tube; and an anode and a cathode arranged to face each other in the luminous tube. The anode includes an electrode head having: an electron acceptor part which faces the cathode and is made of a material containing tungsten as a main component; and a heat transfer part which is formed at the rear end of the electron acceptor part and is made of a sintered body. The heat transfer part has a density lower than that of the electron acceptor part.

Description

本発明は、発光管内に陽極および陰極が互いに対向して配置されてなるショートアーク型放電ランプに関する。   The present invention relates to a short arc type discharge lamp in which an anode and a cathode are arranged opposite to each other in an arc tube.

例えば半導体素子、液晶表示素子等の製造工程に用いられる露光装置や、種々の映写機においては、光源としてショートアーク型放電ランプが用いられている。このショートアーク型放電ランプは、発光管内に陽極および陰極が互いに対向して配置されると共に、当該発光管内に、水銀、キセノンガス等の発光物質が封入されて構成されている。
このようなショートアーク型放電ランプにおいて、陽極は、電極芯棒の先端に電極ヘッドが保持されて構成されており、この陽極における電極ヘッドにおいては、点灯時にアーク放電によって加熱されることにより、その温度が３０００℃以上に達するため、電極ヘッドを構成する材料としては、融点の高いタングステンを主成分とする材料が用いられている。 For example, a short arc type discharge lamp is used as a light source in an exposure apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like and various projectors. This short arc type discharge lamp is configured such that an anode and a cathode are arranged opposite to each other in an arc tube, and a luminous substance such as mercury or xenon gas is enclosed in the arc tube.
In such a short arc type discharge lamp, the anode is configured such that the electrode head is held at the tip of the electrode core rod, and the electrode head in this anode is heated by arc discharge at the time of lighting. Since the temperature reaches 3000 ° C. or higher, a material mainly composed of tungsten having a high melting point is used as a material constituting the electrode head.

近年、ショートアーク型放電ランプにおいては、高輝度化が求められており、これに伴ってランプに入力される電力も大きくなっている。そして、大きい電力が入力されるショートアーク型放電ランプにおいては、点灯中に陽極における電極ヘッドが過熱されてその温度が上昇することにより当該電極ヘッドが溶融しやすく、そのため、電極ヘッドとして熱容量の大きいものすなわち体積の大きい大型のものが用いられている。
しかしなから、大型の電極ヘッドは、その質量も大きいため、当該電極ヘッドを保持する電極芯棒が折れたり、或いは電極芯棒を保持する発光管の封止部に破損が生じたりする、という問題がある。 In recent years, high-brightness has been demanded in short arc type discharge lamps, and accordingly, electric power input to the lamps has increased. In a short arc type discharge lamp to which a large electric power is input, the electrode head at the anode is overheated during lighting and its temperature rises so that the electrode head is easily melted. Therefore, the electrode head has a large heat capacity. A large-sized one having a large volume is used.
However, since the large electrode head has a large mass, the electrode core rod holding the electrode head is broken, or the sealing portion of the arc tube holding the electrode core rod is broken. There's a problem.

特開２００３−２５７３６３号公報JP 2003-257363 A

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、大きい電力が入力されても、点灯中に陽極における電極ヘッドの温度上昇を抑制することができ、しかも、当該電極ヘッドの軽量化を図ることができるショートアーク型放電ランプを提供することにある。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its purpose is to suppress the temperature rise of the electrode head at the anode during lighting even when large power is input, An object of the present invention is to provide a short arc type discharge lamp capable of reducing the weight of the electrode head.

本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管と、この発光管内に互いに対向して配置された陽極および陰極とを備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記陽極は、前記陰極に対向する、タングステンを主成分とする材料よりなる電子受容部と、この電子受容部の後端に形成された、焼結体よりなる伝熱部とを有する電極ヘッドを備えてなり、
前記伝熱部は、前記電子受容部の密度より低い密度を有することを特徴とする。 The short arc type discharge lamp of the present invention is a short arc type discharge lamp comprising an arc tube, and an anode and a cathode arranged opposite to each other in the arc tube.
The anode includes an electrode head having an electron accepting portion made of a material containing tungsten as a main component facing the cathode and a heat transfer portion made of a sintered body formed at the rear end of the electron accepting portion. Prepared
The heat transfer part has a density lower than that of the electron accepting part.

本発明のショートアーク型放電ランプにおいては、前記伝熱部は、前記電子受容部を構成する材料の融点より低い融点を有する材料よりなることが好ましい。
また、前記電子受容部は焼結体よりなり、前記伝熱部を構成する焼結体は、前記電子受容部を構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものであることが好ましい。
また、前記電極ヘッドを保持する、タングステンよりなる電極芯棒を有し、当該電極芯棒は、当該電極ヘッドの後端から先端に貫通して伸びるよう設けられていることが好ましい。
また、前記伝熱部を構成する焼結体は、モリブデンを主成分とする材料よりなることが好ましい。 In the short arc type discharge lamp of the present invention, it is preferable that the heat transfer portion is made of a material having a melting point lower than that of the material constituting the electron accepting portion.
The electron accepting portion is made of a sintered body, and the sintered body constituting the heat transfer portion has a porosity higher than the porosity of the sintered body constituting the electron accepting portion. Is preferred.
It is preferable that an electrode core rod made of tungsten for holding the electrode head is provided, and the electrode core rod is provided so as to extend from the rear end to the front end of the electrode head.
Moreover, it is preferable that the sintered compact which comprises the said heat-transfer part consists of a material which has molybdenum as a main component.

また、本発明のショートアーク型放電ランプにおいては、前記伝熱部は、前記電子受容部に接する第１伝熱部分と、この第１伝熱部分の後端に形成された第２伝熱部分とを有してなり、
前記第２伝熱部分は、前記第１伝熱部分の密度より低い密度を有することが好ましい。 このようなショートアーク型放電ランプにおいては、前記第２伝熱部分を構成する焼結体は、前記第１伝熱部分を構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものであることが好ましい。
また、前記第１伝熱部を構成する焼結体は、モリブデンを主成分とする材料よりなり、前記第２伝熱部を構成する焼結体は、炭化ケイ素を主成分とする材料よりなることが好ましい。 Moreover, in the short arc type discharge lamp of the present invention, the heat transfer portion includes a first heat transfer portion in contact with the electron accepting portion and a second heat transfer portion formed at a rear end of the first heat transfer portion. And having
The second heat transfer portion preferably has a density lower than that of the first heat transfer portion. In such a short arc type discharge lamp, the sintered body constituting the second heat transfer portion has a porosity higher than the porosity of the sintered body constituting the first heat transfer portion. Preferably there is.
The sintered body constituting the first heat transfer part is made of a material mainly composed of molybdenum, and the sintered body constituting the second heat transfer part is made of a material mainly containing silicon carbide. It is preferable.

本発明のショートアーク型放電ランプによれば、陽極における電極ヘッドは、陰極に対向する電子受容部の後端に焼結体よりなる伝熱部が形成されてなるものであり、この伝熱部を構成する焼結体は多数の空孔を有することにより熱放射性が高いものであるため、点灯中において、アーク放電によって陽極における電極ヘッドの電子受容部が加熱されても、当該電子受容部に生じた熱は、伝熱部に伝達された後に当該伝熱部において放熱されるため、大きい電力が入力されても、点灯中に陽極における電極ヘッドの温度の上昇を抑制することができる。しかも、伝熱部は電子受容部よりも低い密度を有するものであるため、陽極における電極ヘッド全体の軽量化を図ることができ、従って、陽極における電極芯棒が折れたり、或いは当該電極芯棒を保持する発光管の封止部に破損が生じたりすることを防止または抑制することができる。   According to the short arc type discharge lamp of the present invention, the electrode head in the anode is formed by forming a heat transfer portion made of a sintered body at the rear end of the electron accepting portion facing the cathode, and this heat transfer portion. Since the sintered body constituting the element has a high thermal radiation property due to having a large number of holes, even when the electron accepting portion of the electrode head in the anode is heated by arc discharge during lighting, Since the generated heat is transferred to the heat transfer section and then dissipated in the heat transfer section, an increase in the temperature of the electrode head at the anode during lighting can be suppressed even when a large amount of power is input. In addition, since the heat transfer portion has a lower density than the electron accepting portion, it is possible to reduce the weight of the entire electrode head at the anode. Therefore, the electrode core rod at the anode can be broken or the electrode core rod can be broken. It is possible to prevent or suppress the occurrence of breakage in the sealed portion of the arc tube holding the tube.

本発明の第１の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプの構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the short arc type discharge lamp which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプにおける陽極の構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the anode in the short arc type discharge lamp which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図２に示す陽極の製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the anode shown in FIG. 本発明の第２の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプにおける陽極の構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure of the anode in the short arc type discharge lamp which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 陽極の変形例における構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure in the modification of an anode. 陽極の他の変形例における構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure in the other modification of an anode.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプの構成を示す説明用断面図である。
このショートアーク型放電ランプの発光管１０は、例えば石英ガラスよりなるものであって、内部に放電空間Ｓを形成する外形が略球状の発光部１１と、この発光部１１の両端の各々に一体に連設された、管軸に沿って外方に伸びるロッド状の一方の封止部１２および他方の封止部１３とを有する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[First Embodiment]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a configuration of a short arc type discharge lamp according to a first embodiment of the present invention.
The arc tube 10 of this short arc type discharge lamp is made of, for example, quartz glass, and has a substantially spherical light-emitting portion 11 that forms a discharge space S therein, and is integrated with both ends of the light-emitting portion 11. One rod-like sealing portion 12 and the other sealing portion 13 that extend outward along the tube axis.

この発光管１０における発光部１１内には、例えばタングステンよりなる電極芯棒２５の先端部に電極ヘッド２１が保持されてなる陽極２０と、例えばトリエーテッドタングステンよりなる電極芯棒３５の先端部に例えばトリエーテッドタングステンよりなる電極ヘッド３１が保持されてなる陰極３０とが互いに対向するよう配置されている。陽極２０における電極芯棒２５は、その基端部分が一方の封止部１２に埋設されることによって当該一方の封止部１２に支持されている。また、陰極３０における電極芯棒３５は、その基端部分が他方の封止部１３に埋設されることによって当該他方の封止部１３に支持されている。
また、発光管１０の発光部１１内には、例えば、水銀、キセノンガス等の希ガスなどの発光物質が封入されている。 In the light emitting portion 11 of the arc tube 10, an anode 20 in which the electrode head 21 is held at a tip portion of an electrode core rod 25 made of tungsten, for example, and an end portion of an electrode core rod 35 made of, for example, triated tungsten, are arranged. For example, the cathode 30 holding the electrode head 31 made of triated tungsten is disposed so as to face each other. The electrode core rod 25 in the anode 20 is supported by the one sealing portion 12 by having a base end portion embedded in the one sealing portion 12. Further, the electrode core bar 35 in the cathode 30 is supported by the other sealing portion 13 by burying the base end portion in the other sealing portion 13.
In addition, a light emitting material such as a rare gas such as mercury or xenon gas is enclosed in the light emitting portion 11 of the arc tube 10.

発光管１０における一方の封止部１２および他方の封止部１３の各々の内部には、モリブデンよりなる金属箔１４，１５が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。一方の封止部１２に埋設された金属箔１４の一端には、陽極２０における電極芯棒２５の基端が溶接されて電気的に接続されており、当該金属箔１４の他端には、一方の封止部１２の外端から外方に突出する外部リード１６が溶接されて電気的に接続されている。また、他方の封止部１３に埋設された金属箔１５の一端には、陰極３０における電極芯棒３５の基端が溶接されて電気的に接続されており、当該金属箔１５の他端には、他方の封止部１３の外端から外方に突出する外部リード１７が溶接されて電気的に接続されている。 また、この例のショートアーク型放電ランプには、一方の封止部１２および他方の封止部１３の各々の端部に、口金１８，１９が設けられている。   In each of the one sealing portion 12 and the other sealing portion 13 in the arc tube 10, metal foils 14 and 15 made of molybdenum are embedded in an airtight manner by, for example, a shrink seal. One end of the metal foil 14 embedded in one sealing portion 12 is welded and electrically connected to the base end of the electrode core rod 25 in the anode 20, and the other end of the metal foil 14 is An external lead 16 protruding outward from the outer end of one sealing portion 12 is welded and electrically connected. Further, the base end of the electrode core bar 35 in the cathode 30 is welded and electrically connected to one end of the metal foil 15 embedded in the other sealing portion 13, and the other end of the metal foil 15 is connected to the other end of the metal foil 15. The external lead 17 protruding outward from the outer end of the other sealing portion 13 is welded and electrically connected. Further, in the short arc type discharge lamp of this example, caps 18 and 19 are provided at the end portions of one sealing portion 12 and the other sealing portion 13.

陽極２０における電極ヘッド２１は、図２に示すように、陰極３０に接近して対向する、当該陰極３０から放出される電子を受容する電子受容部２２と、この電子受容部２２の後端に形成された伝熱部２３とにより構成され、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端すなわち伝熱部２３の後端から電子受容部２２の先端に貫通して伸びるよう設けられている。
電極ヘッド２１において、電子受容部２２は、タングステンを主成分とする材料、具体的にはタングステンの含有率が９５質量％以上の焼結体により構成されている。
また、伝熱部２３は、電子受容部２２の密度より低い密度を有する焼結体により構成されている。具体的には、電子受容部２２の密度に対する伝熱部２３の密度の比が３〜１００％であることが好ましい。 As shown in FIG. 2, the electrode head 21 in the anode 20 is close to and opposed to the cathode 30 and accepts electrons emitted from the cathode 30, and at the rear end of the electron accepting portion 22. The electrode core rod 25 is provided so as to extend from the rear end of the electrode head 21 to the tip, that is, from the rear end of the heat transfer portion 23 to the tip of the electron accepting portion 22. Yes.
In the electrode head 21, the electron accepting portion 22 is made of a material containing tungsten as a main component, specifically, a sintered body having a tungsten content of 95% by mass or more.
Further, the heat transfer part 23 is configured by a sintered body having a density lower than that of the electron accepting part 22. Specifically, the ratio of the density of the heat transfer section 23 to the density of the electron accepting section 22 is preferably 3 to 100%.

電子受容部２２の密度より低い密度を有する伝熱部２３を形成するために、伝熱部２３を構成する材料として、電子受容部２２を構成する材料すなわちタングステン（密度：１９．２５ｇ／ｃｍ3 ）を主成分とする材料よりも密度が低い材料を用いることができる。また、伝熱部２３は、当該ショートアーク型放電ランプの点灯時における温度が、電子受容部２２の温度に比べて低いため、伝熱部２３を構成する材料としては、電子受容部２２を構成する材料すなわちタングステン（融点：３４２２℃）を主成分とする材料よりも低い融点、具体的には、１００〜２０００℃低い融点を有するものを用いることができる。このような伝熱部２３を構成する材料の具体例としては、モリブデン（密度：１０．２８ｇ／ｃｍ3 ，融点：２６２３℃）、タンタル（密度：１６．６５ｇ／ｃｍ3 ，融点：３０１７℃）、ニオブ（密度：８．５７ｇ／ｃｍ3 ，融点：２４７７℃）、カーボン（密度：２．２６ｇ／ｃｍ3 ，融点: ３７２７℃）などを主成分とする材料が挙げられる。これらの中では、モリブデンを主成分とする材料、具体的にはモリブデンの含有率が５０質量％以上の材料を用いることが好ましい。 In order to form the heat transfer portion 23 having a density lower than that of the electron accepting portion 22, a material constituting the heat accepting portion 23, that is, tungsten (density: 19.25 g / cm 3) is used as the material constituting the heat transfer portion 23. It is possible to use a material having a density lower than that of a material containing as a main component. Moreover, since the temperature at the time of lighting of the said short arc type discharge lamp is low compared with the temperature of the electron acceptance part 22, the heat transfer part 23 comprises the electron acceptance part 22 as a material which comprises the heat transfer part 23. A material having a melting point lower than that of a material mainly composed of tungsten (melting point: 3422 ° C.), specifically, a melting point lower by 100 to 2000 ° C. can be used. Specific examples of the material constituting the heat transfer section 23 include molybdenum (density: 10.28 g / cm 3 , melting point: 2623 ° C.), tantalum (density: 16.65 g / cm 3 , melting point: 3017 ° C.) , Niobium (density: 8.57 g / cm 3 , melting point: 2477 ° C.), carbon (density: 2.26 g / cm 3 , melting point: 3727 ° C.) and the like. In these, it is preferable to use the material which has molybdenum as a main component, specifically, the material whose molybdenum content rate is 50 mass% or more.

また、電子受容部２２の密度より低い密度を有する伝熱部２３を形成するために、伝熱部２３を構成する焼結体として、電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものを用いることもできる。
具体的には、電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率は３％未満であることが好ましく、伝熱部２３を構成する焼結体の空孔率は５〜６０％であることが好ましい。
ここで、空孔率は、ＪＩＳ Ｒ ２２０５に規定されている見掛気孔率を意味し、具体的には、見掛気孔率＝１００×（Ｗ３−Ｗ１）／（Ｗ３−Ｗ２）〔ここで、Ｗ１は試料の乾燥重量、Ｗ２は飽水試料の水中重量、Ｗ３は飽水試料の空中重量である。〕により求められるものである。
電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率が過大である場合には、アーク放電により高温に加熱されることによって電子受容部２２の先端付近が変形してしまうという不具合が生じるおそれがある。
また、伝熱部２３を構成する焼結体の空孔率が過小である場合には、伝熱部２３の質量が大きくなるとともに、表面積が小さくなるので、熱の輻射放出や対流伝達が低くなり、熱の除去が不十分となるおそれがある。一方、伝熱部２３を構成する焼結体の空孔率が過大である場合には、伝熱部２３の強度が低くなるため、振動によって伝熱部２３の表面が小さな破片状に欠け落ちたり、あるいは大きく欠損するという不具合が生じるおそれがある。 Moreover, in order to form the heat transfer part 23 having a density lower than the density of the electron accepting part 22, as a sintered body constituting the heat transfer part 23, the porosity of the sintered body constituting the electron accepting part 22 is determined. What has a high porosity can also be used.
Specifically, the porosity of the sintered body constituting the electron accepting portion 22 is preferably less than 3%, and the porosity of the sintered body constituting the heat transfer portion 23 is 5 to 60%. It is preferable.
Here, the porosity means the apparent porosity defined in JIS R 2205, and specifically, the apparent porosity = 100 × (W3-W1) / (W3-W2) [where , W1 is the dry weight of the sample, W2 is the weight in water of the saturated sample, and W3 is the air weight of the saturated sample. ].
When the porosity of the sintered body constituting the electron accepting portion 22 is excessive, there is a possibility that a defect that the vicinity of the tip of the electron accepting portion 22 is deformed by being heated to a high temperature by arc discharge. is there.
In addition, when the porosity of the sintered body constituting the heat transfer section 23 is excessively small, the mass of the heat transfer section 23 increases and the surface area decreases, so that heat radiation emission and convection transfer are low. Therefore, there is a possibility that heat removal becomes insufficient. On the other hand, when the porosity of the sintered body constituting the heat transfer section 23 is excessive, the strength of the heat transfer section 23 is lowered, and therefore the surface of the heat transfer section 23 is chipped into small fragments due to vibration. Or there may be a problem of a large loss.

このような陽極２０は、例えば以下のようにして製造することができる。
先ず、図３（ａ）に示すように、形成すべき陽極２０の形状に対応する成型用凹所４１を有する陽極製造用型４０を用意し、この陽極製造用型４０の成型用凹所４１内に電極芯棒２５を挿入する。次いで、陽極製造用型４０の成型用凹所４１内に、電子受容部２２を構成する材料例えばタングステンよりなる粉末およびバインダーを含有してなる電子受容部形成用材料を投入して堆積させ、更に、伝熱部２３を構成する材料例えばモリブデンよりなる粉末およびバインダーを含有してなる伝熱部形成用材料を投入して堆積させた後、図３（ｂ）に示すように、プレス部材４５によって加圧することにより、電子受容部形成用材料層２２Ａ上に伝熱部形成用材料層２３Ａが積層されてなる圧粉成型体２１Ａが形成される。ここで、電子受容部形成用材料および伝熱部形成用材料に含有されるバインダーとしては、ステアリン酸、ポリビニルアルコールなどを用いることができる。
そして、圧粉成型体２１Ａを焼成処理した後、必要に応じて、得られる焼結体の表面に粗化処理を施すことにより、図２に示す陽極２０が得られる。 Such an anode 20 can be manufactured as follows, for example.
First, as shown in FIG. 3A, an anode manufacturing mold 40 having a molding recess 41 corresponding to the shape of the anode 20 to be formed is prepared, and the molding recess 41 of the anode manufacturing mold 40 is prepared. The electrode core rod 25 is inserted into the inside. Next, in the molding recess 41 of the anode manufacturing mold 40, a material constituting the electron accepting portion 22, for example, an electron accepting portion forming material containing a powder made of tungsten and a binder is deposited and deposited. After the material for forming the heat transfer section 23, for example, a powder made of molybdenum and a heat transfer section forming material containing a binder is charged and deposited, as shown in FIG. By pressing, a compacted body 21A is formed in which the heat transfer portion forming material layer 23A is laminated on the electron accepting portion forming material layer 22A. Here, stearic acid, polyvinyl alcohol, or the like can be used as the binder contained in the electron accepting portion forming material and the heat transfer portion forming material.
And after baking the compacting body 21A, the anode 20 shown in FIG. 2 is obtained by performing a roughening process on the surface of the obtained sintered body as needed.

上記のショートアーク型放電ランプの各部の寸法の一例を挙げると、
発光管１０は、発光部１１の軸方向の長さが２２５ｍｍ、発光部１１の最大内径が１７５ｍｍで、発光部１１の内容積が２８００ｃｍ3 であり、陽極２０は、電極ヘッド２１の全長が６５ｍｍ、電極ヘッド２１の胴径が３５ｍｍ、先端径が１８ｍｍ、後端径が１８ｍｍ、電子受容部２２の軸方向の長さが５ｍｍ、伝熱部２３の軸方向の長さが６０ｍｍ、電極芯棒２５の径が１０ｍｍであり、陰極３０は、陰極ヘッド３１の全長が６０ｍｍ、胴径が２０ｍｍ、電極芯棒３５の径が８ｍｍ、陽極２０と陰極３０との電極間距離が７．５ｍｍである。 An example of the dimensions of each part of the short arc discharge lamp is as follows:
The arc tube 10 has a light emitting part 11 with an axial length of 225 mm, the light emitting part 11 has a maximum inner diameter of 175 mm, the light emitting part 11 has an internal volume of 2800 cm 3 , and the anode 20 has an electrode head 21 with a total length of 65 mm. The body diameter of the electrode head 21 is 35 mm, the tip diameter is 18 mm, the rear end diameter is 18 mm, the length of the electron receiving portion 22 in the axial direction is 5 mm, the length of the heat transfer portion 23 in the axial direction is 60 mm, and the electrode core rod 25 has a diameter of 10 mm, the cathode 30 has a total length of the cathode head 31 of 60 mm, a body diameter of 20 mm, a diameter of the electrode core 35 of 8 mm, and a distance between the electrodes of the anode 20 and the cathode 30 of 7.5 mm. .

このようなショートアーク型放電ランプによれば、陽極２０における電極ヘッド２１は、陰極３０に対向する電子受容部２２の後端に焼結体よりなる伝熱部２３が形成されてなるものであり、この伝熱部２３を構成する焼結体は多数の空孔を有することにより熱放射性が高いものであるため、点灯中において、アーク放電によって陽極２０における電極ヘッド２１の電子受容部２２が加熱されても、当該電子受容部２２に生じた熱は、伝熱部２３に伝達された後に当該伝熱部２３において放熱されるため、大きい電力が入力されても、点灯中に陽極２０における電極ヘッド２１の温度の上昇を抑制することができる。しかも、伝熱部２３は電子受容部２２よりも低い密度を有するものであるため、陽極２０における電極ヘッド２１全体の軽量化を図ることができ、従って、陽極２０における電極芯棒２５が折れたり、或いは当該電極芯棒２５を保持する発光管１０の一方の封止部１２に破損が生じたりすることを防止または抑制することができる。
また、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端貫通して伸びるよう設けられていることにより、電子受容部２２に生じた熱が電極芯棒２５を介して伝熱部２３の後端にまで伝達されるため、当該伝熱部２３において効率よく放熱することができる。 According to such a short arc type discharge lamp, the electrode head 21 in the anode 20 is formed by forming the heat transfer portion 23 made of a sintered body at the rear end of the electron accepting portion 22 facing the cathode 30. Since the sintered body constituting the heat transfer section 23 has a large number of holes and thus has high thermal radiation, the electron accepting section 22 of the electrode head 21 in the anode 20 is heated by arc discharge during lighting. Even if the heat generated in the electron accepting portion 22 is transferred to the heat transfer portion 23 and then dissipated in the heat transfer portion 23, the electrode in the anode 20 during lighting even when a large amount of power is input. An increase in the temperature of the head 21 can be suppressed. Moreover, since the heat transfer portion 23 has a lower density than the electron accepting portion 22, the entire electrode head 21 in the anode 20 can be reduced in weight, and therefore the electrode core rod 25 in the anode 20 can be broken. Or it can prevent or suppress that the one sealing part 12 of the arc tube 10 holding the said electrode core rod 25 breaks.
Further, since the electrode core rod 25 is provided so as to extend through the tip from the rear end of the electrode head 21, the heat generated in the electron accepting portion 22 is passed through the electrode core rod 25 to the rear of the heat transfer portion 23. Since it is transmitted to the end, heat can be efficiently radiated in the heat transfer section 23.

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプにおける陽極の構成を示す説明用断面図である。このショートアーク型放電ランプは、陽極２０以外は第１の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプと同様の構成を有するものである。
陽極２０は、例えばタングステンよりなる電極芯棒２５の先端部に電極ヘッド２１が保持されてなり、電極ヘッド２１は、陰極に接近して対向する、当該陰極から放出される電子を受容する電子受容部２２と、この電子受容部２２の後端に形成された伝熱部２３とにより構成され、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端すなわち伝熱部２３の後端から電子受容部２２の先端に貫通して伸びるよう配置されている。伝熱部２３は、電子受容部２２に接する第１伝熱部分２３ａと、この第１伝熱部分２３ａの後端に形成された第２伝熱部分２３ｂとにより構成されている。
電極ヘッド２１において、電子受容部２２は、タングステンを主成分とする材料、具体的にはタングステンの含有率が９５質量％以上の焼結体により構成されている。
また、伝熱部２３における第１伝熱部分２３ａおよび第２伝熱部分２３ｂは、いずれも電子受容部２２の密度より低い密度を有する焼結体により構成されており、当該第２伝熱部分２３ｂは、当該第１伝熱部分２３ａの密度より低い密度を有するものとされる。具体的には、電子受容部２２の密度に対する第１伝熱部分２３ａの密度の比が３〜１００％であることが好ましく、第２伝熱部分２３ｂの密度に対する第１伝熱部分２３ａの密度の比が５〜６０％であることが好ましい。 [Second Embodiment]
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing the structure of the anode in the short arc type discharge lamp according to the second embodiment of the present invention. This short arc type discharge lamp has the same configuration as the short arc type discharge lamp according to the first embodiment except for the anode 20.
The anode 20 has an electrode head 21 held at the tip of an electrode core rod 25 made of tungsten, for example, and the electrode head 21 is close to the cathode and faces the cathode, and accepts electrons emitted from the cathode. Part 22 and a heat transfer part 23 formed at the rear end of this electron accepting part 22, and the electrode core rod 25 receives the electron from the rear end of the electrode head 21, that is, the rear end of the heat transfer part 23. It arrange | positions so that the front-end | tip of the part 22 may be extended. The heat transfer part 23 is configured by a first heat transfer part 23a in contact with the electron accepting part 22 and a second heat transfer part 23b formed at the rear end of the first heat transfer part 23a.
In the electrode head 21, the electron accepting portion 22 is made of a material containing tungsten as a main component, specifically, a sintered body having a tungsten content of 95% by mass or more.
The first heat transfer portion 23a and the second heat transfer portion 23b in the heat transfer portion 23 are both made of a sintered body having a density lower than that of the electron accepting portion 22, and the second heat transfer portion. 23b shall have a density lower than that of the first heat transfer portion 23a. Specifically, the ratio of the density of the first heat transfer portion 23a to the density of the electron accepting portion 22 is preferably 3 to 100%, and the density of the first heat transfer portion 23a to the density of the second heat transfer portion 23b. The ratio is preferably 5 to 60%.

電子受容部２２の密度より低い密度を有する第１伝熱部分２３ａを形成するために、第１伝熱部分２３ａを構成する材料として、電子受容部２２を構成する材料すなわちタングステンを主成分とする材料よりも密度が低い材料を用いることができる。また、伝熱部２３は、当該ショートアーク型放電ランプの点灯時における温度が、電子受容部２２の温度が低いため、伝熱部２３を構成する材料としては、電子受容部２２を構成する材料すなわちタングステンを主成分とする材料よりも低い融点、具体的には、１００〜２０００℃低い融点を有するものを用いることができる。このような伝熱部２３を構成する材料の具体例としては、モリブデン、タンタル、ニオブ、カーボンなどを主成分とする材料が挙げられる。これらの中では、モリブデンを主成分とする材料、具体的にはモリブデンの含有率が５０質量％以上の材料を用いることが好ましい。   In order to form the first heat transfer portion 23a having a density lower than the density of the electron accepting portion 22, the material constituting the first heat transfer portion 23a, that is, the material constituting the electron accepting portion 22, that is, tungsten is a main component. A material having a lower density than the material can be used. Moreover, since the temperature at the time of lighting of the said short arc type discharge lamp of the heat transfer part 23 is low, the material which comprises the electron acceptance part 22 as a material which comprises the heat transfer part 23 since the temperature of the electron acceptance part 22 is low That is, a material having a melting point lower than that of a material containing tungsten as a main component, specifically, a melting point lower by 100 to 2000 ° C. can be used. Specific examples of the material constituting the heat transfer section 23 include materials mainly composed of molybdenum, tantalum, niobium, carbon, and the like. In these, it is preferable to use the material which has molybdenum as a main component, specifically, the material whose molybdenum content rate is 50 mass% or more.

また、第１伝熱部分２３ａの密度より低い密度を有する第２伝熱部分２３ｂを形成するために、第２伝熱部分２３ｂを構成する材料として、第１伝熱部分２３ａを構成する材料よりも密度が低い材料を用いることができる。このような第２伝熱部分２３ｂを構成する材料の具体例としては、炭化ケイ素（密度：３．２ｇ／ｃｍ3 ，融点：２７００℃）が挙げられる。 Moreover, in order to form the 2nd heat-transfer part 23b which has a density lower than the density of the 1st heat-transfer part 23a, as a material which comprises the 2nd heat-transfer part 23b, from the material which comprises the 1st heat-transfer part 23a Alternatively, a material having a low density can be used. A specific example of the material constituting the second heat transfer portion 23b is silicon carbide (density: 3.2 g / cm 3 , melting point: 2700 ° C.).

また、電子受容部２２の密度より低い密度を有する第１伝熱部分２３を形成するために、第１伝熱部分２３ａを構成する焼結体として、電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものを用いることもでき、第１伝熱部分２３ａの密度より低い密度を有する第２伝熱部分２３ｂを形成するために、第２伝熱部分２３ｂを構成する焼結体として、第１伝熱部分２３ａを構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものを用いることもできる。
具体的には、電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率は３％未満であることが好ましく、第１伝熱部分２３ａを構成する焼結体の空孔率は５〜４０％であることが好ましく、第２伝熱部分２３ｂを構成する焼結体の空孔率は５〜６０％であることが好ましい。 Moreover, in order to form the 1st heat-transfer part 23 which has a density lower than the density of the electron-accepting part 22, as a sintered body which comprises the 1st heat-transfer part 23a, the sintered compact which comprises the electron-accepting part 22 is used. What has a porosity higher than a porosity can also be used, and in order to form the 2nd heat-transfer part 23b which has a density lower than the density of the 1st heat-transfer part 23a, the 2nd heat-transfer part 23b is comprised. A sintered body having a higher porosity than the sintered body constituting the first heat transfer portion 23a can also be used.
Specifically, the porosity of the sintered body constituting the electron accepting portion 22 is preferably less than 3%, and the porosity of the sintered body constituting the first heat transfer portion 23a is 5 to 40%. It is preferable that the porosity of the sintered body constituting the second heat transfer portion 23b is 5 to 60%.

上記のショートアーク型放電ランプにおける陽極２０の寸法の一例を挙げると、電極ヘッド２１の全長が６５ｍｍ、電極ヘッド２１の胴径が３５ｍｍ、先端径が１８ｍｍ、後端径が１８ｍｍ、電子受容部２２の軸方向の長さが５ｍｍ、伝熱部２３の軸方向の長さが６０ｍｍ、電極芯棒２５の径が１０ｍｍである。   As an example of the dimensions of the anode 20 in the short arc type discharge lamp, the total length of the electrode head 21 is 65 mm, the body diameter of the electrode head 21 is 35 mm, the tip diameter is 18 mm, the rear end diameter is 18 mm, and the electron receiving portion 22. The axial length of the heat transfer section 23 is 60 mm, and the diameter of the electrode core rod 25 is 10 mm.

このようなショートアーク型放電ランプによれば、陽極２０における電極ヘッド２１は、陰極３０に対向する電子受容部２２の後端に焼結体よりなる伝熱部２３が形成されてなるものであり、この伝熱部２３を構成する焼結体は多数の空孔を有することにより熱放射性が高いものであるため、点灯中において、アーク放電によって陽極２０における電極ヘッド２１の電子受容部２２が加熱されても、当該電子受容部２２に生じた熱は、伝熱部２３に伝達された後に当該伝熱部２３において放熱されるため、大きい電力が入力されても、点灯中に陽極２０における電極ヘッド２１の温度の上昇を抑制することができる。しかも、伝熱部２３は電子受容部２２よりも低い密度を有するものであるため、陽極２０における電極ヘッド２１全体の軽量化を図ることができ、従って、陽極２０における電極芯棒２５が折れたり、或いは当該電極芯棒２５を保持する発光管１０の一方の封止部１２に破損が生じたりすることを防止または抑制することができる。
また、伝熱部２３は、電子受容部２２に接する第１伝熱部分２３ａの後端に第２伝熱部分２３ｂが形成されてなるものであり、当該第２伝熱部分２３ｂが第１伝熱部分２３ａの密度より低い密度を有するものであるため、陽極２０における電極ヘッド２１全体を一層軽量化することができる。
また、第２伝熱部分２３ｂを構成する焼結体として、第１伝熱部分２３ａを構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものを用いることにより、当該第２伝熱部分２３ｂにおいて効率よく放熱されるので、点灯中に陽極２０における電極ヘッド２１の温度の上昇を一層抑制することができる。
また、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端貫通して伸びるよう設けられていることにより、電子受容部２２に生じた熱が電極芯棒２５を介して伝熱部２３の後端にまで伝達されるため、当該伝熱部２３において一層効率よく放熱される。 According to such a short arc type discharge lamp, the electrode head 21 in the anode 20 is formed by forming the heat transfer portion 23 made of a sintered body at the rear end of the electron accepting portion 22 facing the cathode 30. Since the sintered body constituting the heat transfer section 23 has a large number of holes and thus has high thermal radiation, the electron accepting section 22 of the electrode head 21 in the anode 20 is heated by arc discharge during lighting. Even if the heat generated in the electron accepting portion 22 is transferred to the heat transfer portion 23 and then dissipated in the heat transfer portion 23, the electrode in the anode 20 during lighting even when a large amount of power is input. An increase in the temperature of the head 21 can be suppressed. Moreover, since the heat transfer portion 23 has a lower density than the electron accepting portion 22, the entire electrode head 21 in the anode 20 can be reduced in weight, and therefore the electrode core rod 25 in the anode 20 can be broken. Or it can prevent or suppress that the one sealing part 12 of the arc tube 10 holding the said electrode core rod 25 breaks.
The heat transfer part 23 is formed by forming a second heat transfer part 23b at the rear end of the first heat transfer part 23a in contact with the electron accepting part 22, and the second heat transfer part 23b is the first heat transfer part 23b. Since it has a density lower than that of the heat portion 23a, the entire electrode head 21 in the anode 20 can be further reduced in weight.
In addition, by using a sintered body constituting the second heat transfer portion 23b having a porosity higher than the porosity of the sintered body constituting the first heat transfer portion 23a, the second heat transfer portion 23b is used. Since heat is efficiently radiated in the portion 23b, the temperature rise of the electrode head 21 in the anode 20 can be further suppressed during lighting.
Further, since the electrode core rod 25 is provided so as to extend through the tip from the rear end of the electrode head 21, the heat generated in the electron accepting portion 22 is passed through the electrode core rod 25 to the rear of the heat transfer portion 23. Since it is transmitted to the end, the heat transfer section 23 radiates heat more efficiently.

以上、本発明のショートアーク型放電ランプの実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば陽極２０における電極芯棒２５の周面に凹凸を形成することができる。このような構成によれば、電極芯棒２５による電極ヘッド２１の保持力が向上するため、電極ヘッド２１が電極芯棒２５から脱落することを防止することができる。
また、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端に貫通して伸びるよう設けられていることは必須ではなく、図５に示すように、電極ヘッド２１の伝熱部２３における後端部分のみに進入した状態で設けられていてもよい。
また、図６に示すように、陽極２０における伝熱部２３は、柱状の第１伝熱部分２３ａと、この第１伝熱部分２３ａの周面に形成された筒状の第２伝熱部分２３ｂとよりなり、第１伝熱部分２３ａは、第２伝熱部分２３ｂの密度より大きい密度を有するものであってもよい。 The embodiment of the short arc type discharge lamp of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, irregularities can be formed on the peripheral surface of the electrode core rod 25 in the anode 20. According to such a configuration, since the holding force of the electrode head 21 by the electrode core rod 25 is improved, the electrode head 21 can be prevented from falling off the electrode core rod 25.
The electrode core rod 25 is not necessarily provided so as to extend from the rear end of the electrode head 21 to the front end. As shown in FIG. 5, the rear end of the heat transfer section 23 of the electrode head 21 is provided. You may be provided in the state which approached only the part.
Moreover, as shown in FIG. 6, the heat transfer part 23 in the anode 20 includes a columnar first heat transfer part 23a and a cylindrical second heat transfer part formed on the peripheral surface of the first heat transfer part 23a. The first heat transfer portion 23a may have a density greater than that of the second heat transfer portion 23b.

１０ 発光管
１１ 発光部
１２ 一方の封止部
１３ 他方の封止部
１４，１５ 金属箔
１６，１７ 外部リード
１８，１９ 口金
２０ 陽極
２１ 電極ヘッド
２１Ａ 圧粉成型体
２２ 電子受容部
２２Ａ 電子受容部形成用材料層
２３ 伝熱部
２３Ａ 伝熱部形成用材料層
２３ａ 第１伝熱部分
２３ｂ 第２伝熱部分
２５ 電極芯棒
３０ 陰極
３１ 電極ヘッド
３５ 電極芯棒
４０ 陽極製造用型
４１ 成型用凹所
４５ プレス部材
Ｓ 放電空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light emission tube 11 Light emission part 12 One sealing part 13 The other sealing part 14, 15 Metal foil 16, 17 External lead 18, 19 Base 20 Anode 21 Electrode head 21A Powder compact 22 Electron acceptance part 22A Electron acceptance part Forming material layer 23 Heat transfer part 23A Heat transfer part forming material layer 23a First heat transfer part 23b Second heat transfer part 25 Electrode core rod 30 Cathode 31 Electrode core 35 Electrode core rod 40 Anode manufacturing mold
41 Molding recess 45 Press member S Discharge space

Claims (8)

発光管と、この発光管内に互いに対向して配置された陽極および陰極とを備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記陽極は、前記陰極に対向する、タングステンを主成分とする材料よりなる電子受容部と、この電子受容部の後端に形成された、焼結体よりなる伝熱部とを有する電極ヘッドを備えてなり、
前記伝熱部は、前記電子受容部の密度より低い密度を有することを特徴とするショートアーク型放電ランプ。 In a short arc type discharge lamp comprising an arc tube and an anode and a cathode arranged opposite to each other in the arc tube,
The anode includes an electrode head having an electron accepting portion made of a material containing tungsten as a main component facing the cathode and a heat transfer portion made of a sintered body formed at the rear end of the electron accepting portion. Prepared
The short arc type discharge lamp, wherein the heat transfer part has a density lower than that of the electron accepting part. 前記伝熱部は、前記電子受容部を構成する材料の融点より低い融点を有する材料よりなることを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。   2. The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein the heat transfer part is made of a material having a melting point lower than that of the material constituting the electron accepting part. 前記電子受容部は焼結体よりなり、前記伝熱部を構成する焼結体は、前記電子受容部を構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショートアーク型放電ランプ。   The electron accepting portion is made of a sintered body, and the sintered body constituting the heat transfer portion has a porosity higher than the porosity of the sintered body constituting the electron accepting portion. The short arc type discharge lamp according to claim 1 or 2. 前記電極ヘッドを保持する、タングステンよりなる電極芯棒を有し、当該電極芯棒は、当該電極ヘッドの後端から先端に貫通して伸びるよう設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。   2. An electrode core rod made of tungsten for holding the electrode head, wherein the electrode core rod is provided so as to extend from the rear end to the front end of the electrode head. The short arc type discharge lamp according to claim 3. 前記伝熱部を構成する焼結体は、モリブデンを主成分とする材料よりなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the sintered body constituting the heat transfer section is made of a material mainly composed of molybdenum. 前記伝熱部は、前記電子受容部に接する第１伝熱部分と、この第１伝熱部分の後端に形成された第２伝熱部分とを有してなり、
前記第２伝熱部分は、前記第１伝熱部分の密度より低い密度を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。 The heat transfer part has a first heat transfer part in contact with the electron accepting part and a second heat transfer part formed at the rear end of the first heat transfer part,
The short arc type discharge lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the second heat transfer portion has a density lower than that of the first heat transfer portion. 前記第２伝熱部分を構成する焼結体は、前記第１伝熱部分を構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものであることを特徴とする請求項６に記載のショートアーク型放電ランプ。   The sintered body constituting the second heat transfer portion has a porosity higher than that of the sintered body constituting the first heat transfer portion. Short arc type discharge lamp. 前記第１伝熱部を構成する焼結体は、モリブデンを主成分とする材料よりなり、前記第２伝熱部を構成する焼結体は、炭化ケイ素を主成分とする材料よりなることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のショートアーク型放電ランプ。   The sintered body constituting the first heat transfer part is made of a material mainly composed of molybdenum, and the sintered body constituting the second heat transfer part is made of a material mainly containing silicon carbide. The short arc discharge lamp according to claim 6 or 7, characterized in that
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