JP2015122209A - ショートアーク型放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度の出力が得られ、且つ、ランプの立ち上がり時間を短縮化す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。【解決手段】ショートアーク型放電ランプは、発光部とシール管部とを備える放電管と、陰極及び陽極と、該陰極及び陽極をそれぞれ支持する電極支持棒と、前記シール管部に装填された電極マウントと、を有し、陰極を上側とし陽極を下側とする垂直点灯型である。前記電極マウントの内端面は、前記発光部と前記シール管部の境界位置から所定の距離だけ軸線方向外方に離れた位置にあり、前記シール管部の電極側端部には、前記電極マウントの内端面を底面とし、前記境界位置と前記電極マウントの内端面の間に距離に等しい深さの凹部が形成されている。前記凹部には、金属部材が配置されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、紫外線を発光する高圧水銀ランプに関し、特に、アーク長が比較的短いショートアーク型放電ランプに関する。

高圧水銀ランプのうち、アーク長が比較的短い構造のランプはショートアーク型放電ランプと称される。ショートアーク型放電ランプは、高輝度の光を放射することができるため広い分野で用いられる。特に、中心発光波長が３６５ｎｍのｉ線ランプや４３６ｎｍのｇ線ランプは、半導体、液晶、プリント基板等の製造工程における露光用光源として用いられる。製造工程で用いられる露光用ランプでは、処理能力の向上の要請から、高輝度の出力ばかりでなくランプの立ち上がり時間（点灯始動から定常点灯への移行時間）の短縮化が求められる。

高輝度の出力を得るためには、電極間距離を短くし、点灯時のアークに集中するエネルギを増加させることが考えられる。電極間距離を短くすると、ランプ電圧が下がり、ランプ電力を一定とすれば、ランプ電流が増加する。それによって電極の温度が高くなり、熱膨張により電極間距離が更に短くなる。これは発光部に対して熱源の寸法が小さくなることである。そのため、ランプの温度が適正な温度になるまで十分な時間がかかるか、又は、ランプの温度が適正な温度にならないことになる。ランプの温度が適正な温度になるまで十分な時間がかかる場合には、ランプの立ち上がり時間の短縮化の要請に反する。即ち、高輝度の出力を得ることとランプの立ち上がり時間の短縮化を両立させることは容易ではない。

ランプの温度が適正な温度にならない場合には、ランプの最冷部における温度も低下し、水銀を完全に蒸発させることができない。そのため、所望の分光特性が得られない。更に大電流を流し続けると、電極の損傷が加速され、ランプ寿命が短くなり、放電管の早期破損を引き起こすおそれがある。

特開２００６−２６９１９１号公報 特開２００６−２６９１９２号公報 特開２００５−３４０１３６号公報 特開２０１０−１１８１６６号公報

特許文献１には、ランプの立ち上がり時間を短縮するために、保持用筒体とガラス体の間に介装された集電板に突起、孔等を設けることが記載されている。特許文献２には、ランプの立ち上がり時間を短縮するために、芯棒に突起等を形成することが記載されている。

しかしながら、集電板の追加をすると放電管のシール管部において十分なシールの形成が困難となる。また、芯棒の加工を要する。従って、従来の放電管のシール管部におけるシール構造、芯棒を変更することなく、高輝度の出力が得られ、且つ、ランプの立ち上がり時間を短縮化することが好ましい。

本発明の目的は、高輝度の出力が得られ、且つ、ランプの立ち上がり時間を短縮化す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。

高輝度の出力が得られ、且つ、ランプの立ち上がり時間を短縮化するには、水銀の蒸発を円滑に且つ迅速に行う必要がある。水銀の蒸発を妨げる要因として、放電管の発光部の最冷部における温度が適正な値にならないことが挙げられる。本願の発明者は、従来の放電管のシール管部におけるシール構造を変更することなく、水銀の蒸発を円滑に且つ迅速に行う方法を鋭意考察した。そこで、本願の発明者は、陽極の電極支持棒に金属部材を装着することを着想した。

特許文献３には、黒化物の堆積を防止するために電極棒に環状部材を設ける例が記載されている。特許文献４には、放電ランプの箔シール部へのアルカリ金属イオンの侵入を抑制するために、ガラス筒状体の端面に円板状のアルカリ金属誘引部材を設ける例が記載されている。しかしながら、特許文献３、４に記載された環状部材又は円板状の部材は、水銀の蒸発を円滑に且つ迅速に行う機能を有さないことが判明した。即ち、ランプの立ち上がり時間を短縮化することはできないことが判った。

本願の発明者は、陽極の電極支持棒に装着する金属部材の形状、寸法、材料及び位置を適宜選択することによって、所望の機能を達成することができることを見出した。

本発明の実施形態によると、ショートアーク型放電ランプは、発光部と該発光部の両側に設けられた管状のシール管部とを備える放電管と、前記発光部の内部にて互いに対向して配置した陰極及び陽極と、該陰極及び陽極をそれぞれ支持する電極支持棒と、前記シール管部から外方に突出するリード線と、前記シール管部に装填され前記電極支持棒及び前記リード線を支持すると同時に前記放電管の内部を密閉する電極マウントと、を有し、前記陰極が上側に且つ前記陽極が下側に配置されるように前記放電管の中心軸線が略垂直に設置されるように構成され、
前記電極マウントの内端面は、前記発光部と前記シール管部の境界位置から所定の距離だけ軸線方向外方に離れた位置にあり、前記シール管部の電極側端部には、前記電極マウントの内端面を底面とする凹部が形成されており、前記凹部には、金属部材が配置されている。

本実施形態によると前記ショートアーク型放電ランプにおいて、前記金属部材は、貫通孔を有するモリブデン製の円板状に形成され、該貫通孔に前記電極支持棒が挿通されてよい。

本実施形態によると前記ショートアーク型放電ランプにおいて、前記冷間時電極間の距離は１．２〜２．５ｍｍであり、ランプ電力は２ｋＷ以上であってよい。

本実施形態によると前記ショートアーク型放電ランプにおいて、前記金属部材の外径は１３〜１６ｍｍであってよい。

本実施形態によると前記ショートアーク型放電ランプにおいて、前記金属部材の厚さは１〜３ｍｍであってよい。

本実施形態によると前記ショートアーク型放電ランプにおいて、前記金属部材と前記陽極の間の距離は２．５〜６．５ｍｍであってよい。

本発明によると、高輝度の出力が得られ、且つ、ランプの立ち上がり時間を短縮化す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。

図１は、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプの概略構成を示すための簡略化した断面図である。 図２Ａは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプのシール管部の拡大断面図である。 図２Ｂは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプのシール管部の電極マウントの拡大断面図である。 図３Ａは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプのシール管部に設けられた金属部材の装着位置を説明する図である。 図３Ｂは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプのシール管部に設けられる金属部材の構造の例を示す図である。 図３Ｃは、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプのシール管部に設けられた金属部材の機能を説明する図である。 図４Ａは、本願の発明者が行った実験の結果を示す図である。 図４Ｂは、本願の発明者が行った実験の結果を示す図である。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプを説明する。なお、全図において、各部材の厚さ、長さ、形状、部材同士の間隔、隙間等は、理解の容易のために、適宜、拡大・縮小・変形・簡略化等をしている。図の説明の際の上下・左右の表現は、その図を鉛直面内に置いた状態でのその図面の面に沿った方向を表すものとする。

図１は、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプ１０の概略構造を示すための簡略化した一部断面図である。ショートアーク型放電ランプ１０は、球状の発光部１Ａとその両側の管状のシール管部１Ｂ、１Ｃからなる放電管１を有する。発光部１Ａの内部の空間１ａには、陽極２及び陰極３が対向して配置されている。陽極２及び陰極３は電極支持棒５の内端にそれぞれ支持されている。シール管部１Ｂ、１Ｃの外端からそれぞれリード線６が突出している。本実施形態のショートアーク型放電ランプ１０は、垂直点灯型であり、陰極３が上側に陽極２が下側となるように、ランプの中心軸線が略垂直となるように設置される。

シール管部１Ｂ、１Ｃには、それぞれ電極マウント９が装着されている。電極マウント９は、電極支持棒５及びリード線６を支持すると同時に放電管１の内部を密閉する機能を有する。電極マウント９は、このような機能を備えればどのような構造であってもよく、特に限定されるものではない。電極マウント９の例は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。電極支持棒５には、放電管１の封入後もその中に残った不純物や点灯時に発生する不純物を除去するためにゲッター材１１が装着されている。

電極マウント９の内端面９ａは、発光部１Ａとシール管部１Ｂ、１Ｃの境界位置ｐから所定の距離だけ軸線方向外方に離れた位置にある。即ち、シール管部１Ｂ、１Ｃの電極側端部には、電極マウント９の内端面９ａを底面とする円形の凹部１ｂ、１ｃがそれぞれ形成されている。凹部１ｂ、１ｃの深さは、境界位置ｐと電極マウント９の内端面９ａの間に距離に等しい。

下側のシール管部１Ｂの電極側端部の凹部１ｂには、金属部材１５が配置されている。金属部材１５は、陽極２を支持する電極支持棒５に装着されている。金属部材１５は電極支持棒５にレーザ溶接等によって接続してよい。金属部材１５はランプの立ち上がり時間の短縮を目的として本願の発明者が装着したものである。これについては後に説明する。

放電管１の発光部１Ａにはチップオフ４が形成されている。ランプの製造時に、チップオフ４の位置に取り付けられた排気管から放電管１内に、水銀を封入するとともに、少なくともアルゴン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスを単独またはそれらの混合ガスの形で封入する。

本実施形態では、放電管１は石英ガラス、陽極２及び陰極３はタングステン、電極支持棒５及びリード線６はタングステンによって形成してよい。電極マウント９の主要部は石英ガラスによって形成される。金属部材１５はモリブデン又はタングステンによって形成されてよいが、以下の説明では、金属部材１５はモリブデン製であるとして説明する。

本実施形態のショートアーク型放電ランプ１０は、２〜１０ｋＷのランプ電力を有し、中心発光波長が４３６ｎｍの紫外線を出力する、いわゆるｇ線ランプである。陽極２と陰極３の冷間時先端部間の距離は、１．０〜１５．０ｍｍであり、例えば１．２〜２．５ｍｍであってよい。放電管１の発光部１Ａの最大外径は、発光出力の大きさに応じて異なり、５０〜１５０ｍｍであり、例えば６０〜７０ｍｍであってよい。発光部１Ａの軸線方向の長さは７０〜１８０ｍｍであり、例えば７０〜９０ｍｍであってよい。

放電管１内には、３〜７５ｍｇ/ｃｍ³の水銀、例えば、２０〜６０ ｍｇ/ｃｍ³の水銀が封入されてよい。更に、放電管１内には、キセノン（Xe）、アルゴン（Ar）及びクリプトン（Kr）の中の少なくとも１つの希ガスが封入される。ただし、１つの希ガスに代えて、混合ガス、例えばＫｒ及びＡｒの混合ガスを用いてもよい。希ガスの封入圧は、封入されたガスの種類によっても異なるが、概略０．０５〜０．４ＭＰａであり、例えば０．１〜０．２ＭＰａであってよい、ランプ点灯時には、放電管１内の圧力は１．５〜４．０ ＭＰａ程度になる。

図２Ａを参照してショートアーク型放電ランプ１０のシール管部１Ｂの構造の例を説明する。尚、陰極側のシール管部１Ｃの構造は、陽極側のシール管部１Ｂの構造と同様である。シール管部１Ｂの内部には、電極マウント９が溶着されており、それによって放電管１の気密性が保たれている。シール管部１Ｂの外端には口金２８が装着される。電極マウント９の外端面９ｂは、シール管部１Ｂのリード線側端面に略整合している。図示のように、電極マウント９の軸線方向の寸法、即ち、電極マウント９の内端面９ａと外端面９ｂの間の距離は、シール管部１Ｂの軸線方向の寸法より短い。

電極マウント９の内端面９ａは、発光部１Ａとシール管部１Ｂの境界位置ｐから所定の距離だけ軸線方向外方に離れた位置にある。従って、シール管部１Ｂの電極側端部には、電極マウント９の内端面９ａを底面とする円形の凹部１ｂが形成される。

このような凹部１ｂを設けるのは、電極マウント９をシール管部１Ｂに溶着するためにシール管部１Ｂをバーナ等で加熱するときに、その熱が発光部１Ａに伝わってその発光部１Ａが変形することを防ぐためである。

本実施形態では、この凹部１ｂに金属部材１５が配置されている。金属部材１５は、陽極２を支持する電極支持棒５に装着されている。金属部材１５によって、凹部１ｂは２つの部分に分割される。金属部材１５の上側（電極側）に凹部１４が形成され、金属部材１５の下側（リード線側）に空間１６が形成される。

電極マウント９の構造として様々な構造が知られている。ここでは、その１例を説明する。本実施形態の電極マウント９は、第１のシール部材２１、第２のシール部材２２及び第３のシール部材２３を有する。電極マウント９は、更に、第１のシール部材２１と第２のシール部材２２の間に介装された第１の集電円盤３１と第２のシール部材２２と第３のシール部材２３の間に介装された第２の集電円盤３２を有する。これらのシール部材２１、２２及び２３は、石英ガラス製の円柱部材によって形成されている。集電円盤３１、３２は、電導性材料からなる円板状部材によって形成される。

第１のシール部材２１及び第１の集電円盤３１には貫通孔が形成されている。これらの貫通孔に、電極支持棒５が挿入されている。こうして、電極支持棒５は、第１の集電円盤３１に電気的に接続され、且つ、第１のシール部材２１に固定される。なお、第１の集電円盤３１には貫通孔を形成しないで、電極支持棒５の端部を第１の集電円盤３１に当接させることによって、電極支持棒５を、第１の集電円盤３１に電気的に接続してもよい。

また、第３のシール部材２３及び第２の集電円盤３２には貫通孔が形成されており、更に、第２のシール部材２２に孔が形成されている。これらの貫通孔及び孔に、リード線６が挿入されている。こうして、リード線６は、第２の集電円盤３２に電気的に接続され、且つ、第２及び第３のシール部材２２、２３に固定される。第１の集電円盤３１と第２の集電円盤３２とを電気的に接続する方法は次に図２Ｂを参照して説明する。

図２Ｂを参照して説明する。図示のように、第１の集電円盤３１の両端面に、円形のモリブデン製の緩衝箔２６ａ、２６ｂがそれぞれ配置されている。第２の集電円盤３２の両端面に、円形のモリブデン製の緩衝箔２６ａ、２６ｂがそれぞれ配置されている。第１の集電円盤３１と第２のシール部材２２を全周覆うように、第１の緩衝箔２４ａが装着されている。第１の緩衝箔２４ａは、第１の集電円盤３１と、それに隣接する緩衝箔２６ｂと、それに隣接する第２のシール部材２２の一部を全周覆うように配置されている。

第２の集電円盤３２と第２のシール部材２２、及び、第２の集電円盤３２と第３のシール部材２３を全周覆うように、第２の緩衝箔２４ｂが装着されている。第２の緩衝箔２４ｂは、第２の集電円盤３２と、その両側の緩衝箔２６ａ、２６ｂと、それに隣接する第２のシール部材２２及び第３のシール部材２３の一部をそれぞれ全周覆うように配置されている。

また、第２のシール部材２２の外周面には、軸線方向に沿って、複数の短冊状のモリブデン製のシール箔２５（実線と破線のハッチングで示す）が、間隔を置いて配置されている。シール箔２５によって、第１の集電円盤３１と第２の集電円盤３２とが電気的に接続される。その結果、電極支持棒５とリード線６とが電気的に接続される。一方、リード線６は口金２８に接続される。従って、口金２８及びリード線６を経由して外部の電源から陽極２に電力が供給される。

ここで、シール管部１Ｂに電極マウント９を固定する概略の方法を説明する。まず、電極マウント９を用意し、それをシール管部１Ｂに挿入する。電極マウント９の内端面９ａは、発光部１Ａとシール管部１Ｂの境界位置ｐから所定の距離だけ離れた位置にある。次に、放電管１の発光部１Ａのチップオフ４（図１）に接続した排気管により、放電管１の内部を減圧する。シール管部１Ｂを火炎バーナで加熱する。こうした減圧状態にて、シール管部１Ｂを溶融させ、収縮させる。それによって、シール管部１Ｂは電極マウント９の外周面に密着する。

図３Ａを参照してシール管部１Ｂの構造及び各部の寸法を説明する。図３Ａでは、発光部１Ａ及びシール管部１Ｂの一部の図示を省略している。陽極２の下端は、発光部１Ａとシール管部１Ｂの境界位置ｐから所定の距離ａだけ離れた位置にある。境界位置ｐと電極マウント９の内端面９ａの間の距離をＫとする。金属部材１５の上側（電極側）に形成された凹部１４の深さをｂとし、金属部材１５の下側（リード線側）に形成された空間１６の深さをｃとする。金属部材１５の厚さをｔとする。Ｋ＝ｂ＋ｔ＋ｃである。陽極２の下端と電極マウント９の内端面９ａの間の距離をＭとし、陽極２の下端と金属部材１５と間の寸法をＬとする。Ｍ＝Ｌ＋ｔ＋ｃ＝ａ＋Ｋである。

金属部材１５の位置を表す寸法Ｌは、Ｌ＝２．０〜７．０ｍｍであってよく、好ましくは、Ｌ＝２．５〜６．５ｍｍである。シール管部１Ｂの電極側端部の凹部１ｂの深さを表す寸法Ｋは、Ｋ＝５．０〜１０．０ｍｍである。

図３Ｂを参照して金属部材１５の構造の例を説明する。金属部材１５は貫通孔１５Ａを有する円板状に形成される。金属部材１５の外径をＤ、貫通孔１５Ａの内径をｄ１、厚さをｔとする。金属部材１５は、シール管部１Ｂに配置される。従って、金属部材１５の外径Ｄの最大値は、シール管部１Ｂの内径によって決まる。金属部材１５の貫通孔１５Ａに電極支持棒５を挿通する。従って、金属部材１５の貫通孔１５Ａの内径ｄ１は、電極支持棒５の外径に略等しいか又はそれより僅かに大きい。金属部材１５の厚さｔは所定の値に設定される。金属部材１５の厚さｔが小さすぎると製造及び取り扱いが困難である。金属部材１５の厚さｔが大きすぎても、ランプの立ち上がり時間の短縮化に寄与することはできない。

図３Ｃを参照して金属部材１５の機能を説明する。図１を参照して説明したように、本実施形態のショートアーク型放電ランプ１０は垂直点灯型であり、陰極３が上側に陽極２が下側になるように、ランプの中心軸線が略垂直になるように、設置される。図３Ｃは、発光部１Ａと下側のシール管部１Ｂの境界位置ｐ付近の断面構造を模式的に描いた図である。シール管部１Ｂの電極側端部には、電極マウント９の内端面９ａを底面とする凹部１ｂが形成される。電極間のアークによって発生する熱は、四方に放射されるが、陽極２の背後には、陽極２の陰になるため、十分に放射されない。そのため、凹部１ｂは、放電管１の内部空間のうち最も温度が低く、最冷部と称される。

点灯中、蒸発した水銀の一部は、発光部１Ａの内部の空間１ａを循環する間に、発光部１Ａの内壁に接触し、液化する。液状の水銀は、発光部１Ａの内壁に沿って下降する。凹部１ｂに金属部材１５を設けない場合には、液状の水銀は、凹部１ｂの底に蓄積される。ここに蓄積した水銀は、再度蒸発する。こうして、水銀は、蒸発と液化を繰り返し、発光部１Ａの内部を循環する。

高輝度の出力が得られ、且つ、ランプの立ち上がり時間を短縮化するには、水銀の蒸発を円滑に且つ迅速に行う必要がある。水銀の蒸発を妨げる要因として、放電管１の最冷部における温度が適正な値にならないことが挙げられる。

本願の発明者は、最冷部を形成する凹部１ｂに金属部材１５を配置することを着想した。金属部材１５を陽極２を支持する電極支持棒５に装着した。金属部材１５によって、水銀の蒸発が促進され、ランプの立ち上がり時間を短縮化することができることが判明した。但し、ランプの立ち上がり時間を短縮化するには、金属部材１５の寸法、形状、材料及び装着位置を適切に選択することが必要であることも判った。

図３Ｃに示す例では、金属部材１５は、凹部１４が形成されるように、境界位置ｐより下側に配置される。本願の発明者が行った実験の結果によると、金属部材１５を、凹部１ｂの奥深い位置、例えば、電極マウント９の内端面９ａに近い位置に配置した場合には、ランプの立ち上がり時間を短縮化することはできないことが判った。一方、金属部材１５を、凹部１ｂの外側に、且つ、陽極２に近接した位置に配置した場合には、ランプの立ち上がり時間を短縮化することはできないことが判った。即ち、金属部材１５の上側に、所定の深さの凹部１４が形成されることが好ましい。

図３Ｃに示す例では、金属部材１５の外径はシール管部１Ｂの内径より小さい。従って、金属部材１５とシール管部１Ｂの内壁の間に隙間が形成されている。この隙間の寸法をΔＲとする。本願の発明者が行った実験の結果によると、寸法ΔＲが大き過ぎると、ランプの立ち上がり時間を短縮化することはできないことが判った。

図４Ａ及び図４Ｂを参照して本願の発明者が行った実験及びその結果を説明する。本願の発明者は、図１に示したように、ショートアーク型放電ランプ１０の放電管１のシール管部１Ｂの凹部１ｂに金属部材１５を設けた。金属部材１５を設けることによって、ランプの立ち上がり時間を短縮化できるか否かを確認した。即ち、様々な構造及び寸法の金属部材１５を試作し、どのような構造及び寸法の金属部材１５がランプの立ち上がり時間の短縮化に効果的であるかを確認した。

実験に使用したショートアーク型放電ランプ１０の陽極２の外径は２０ｍｍ、冷間時電極間距離は２．５ｍｍである。また、放電管１の発光部１Ａの最大外径は６２ｍｍ、軸線方向の寸法は７８ｍｍである。シール管部１Ｂの軸線方向の長さは７６ｍｍ、シール管部１Ｂの電極側端部における外径は２７ｍｍ、内径は約１６ｍｍである。電極マウント９の外径は１６ｍｍである。電極支持棒５の外径は６ｍｍである。

凹部１ｂの深さは約６ｍｍである。金属部材１５の貫通孔１５Ａの内径は、少なくとも６ｍｍは必要である。本実施形態では、金属部材１５の外径Ｄの最大値を１６ｍｍとした。

実験に使用した金属部材１５の外径ＤはＤ＝１０〜１６ｍｍであり、貫通孔１５Ａの内径はｄ１＝６ｍｍであり、厚さｔはｔ＝２．０ｍｍである。金属部材１５の材料はモリブデンである。また、陽極２と金属部材１５の距離Ｌは、Ｌ＝５ｍｍである。尚、金属部材１５を装着しない従来例のショートアーク型放電ランプを比較例として用いた。実験では、ランプ電力は２ｋＷとし、電極間に初期電流として８０Ａを流した場合にランプ電圧とランプ電流の時間変化を測定した。

図４Ａは、点灯後のランプ電圧の変化を表すグラフを示す。縦軸は、ランプ定常時のランプ電圧を１００％とした電圧の百分率（％）、横軸は時間（分）である。図示のように、点灯直後の時間０では、ランプ電圧は０であるが、時間の経過とともにランプ電圧は増加し、点灯から１５分程度経過すると全てのランプの電圧が定常時のランプ電圧となる。

図４Ｂは、点灯後のランプ電流の変化を表すグラフを示す。縦軸は、ランプ定常時のランプ電流を１００％とした電流の百分率（％）、横軸は時間（分）である。図示のように、点灯直後の時間０では、ランプ電流は約１４８％（初期電流である８０Ａ）であるが、時間の経過とともにランプ電流は減少し、点灯から１５分程度経過すると全てのランプの電流が定常時のランプ電流値となる。

ランプ立ち上がり時間は、図４Ａのグラフの破線にて示すように、ランプ電圧が定常時（１００％）のランプ電圧の８６％に達した時間とする。ランプ立ち上がり時間が７分未満を合格とし、７分以上を不合格とした。

図示のように、金属部材１５を装着しない従来例及び外径Ｄ＝１０ｍｍの金属部材１５を用いた場合は、不合格となった。外径Ｄ＝１３〜１６ｍｍの金属部材１５を用いた場合は、合格となった。

上述のように、本願の発明者は、ランプ立ち上がり時間に影響を与える要因として放電管の最冷部における水銀の円滑な且つ迅速な蒸発の可否に着目した。水銀の円滑な且つ迅速な蒸発に影響を与える要因として、先ず、金属部材１５の外径Ｄに着目した。即ち、金属部材１５の外径Ｄが小さい場合には、金属部材１５の外周とシール管部１Ｂの内面の間に大きな隙間が形成され、それが、ランプ立ち上がり時間の短縮化を阻害すると考えられる。しかしながら、上述のように、金属部材１５の外径がＤ＝１０ｍｍの場合には、不合格であるが、金属部材１５の外径がＤ＝１３ｍｍ以上の場合には、合格である。どちらの場合も、金属部材１５の外周とシール管部１Ｂの内面の間に相当な隙間が形成される。従って、金属部材１５の外径Ｄは大きい方がよいが、隙間を完全になくす必要はない。

そこで、本願の発明者は、ランプ立ち上がり時間に影響を与える要因として、金属部材１５の表面積に着目した。

表１は、本願の発明者が試作した金属部材１５の外径と表面積と実験結果を示す。実験の条件は、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明した実験と同様である。即ち、金属部材１５の厚さはｔ＝２．０ｍｍ、陽極２と金属部材１５の距離Ｌは、Ｌ＝５ｍｍである。上述の例と同様に、ランプ立ち上がり時間が７分未満を合格とし、７分以上を不合格とした。

表１から、金属部材１５の表面積が少なくとも１０５ｍｍ²であることが好ましいことが判る。尚、金属部材１５の表面積の最大値は、金属部材１５の外径の最大値によって規定される。即ち、金属部材１５の表面積は、１７２ｍｍ²より大きくすることができない。

次に、本願の発明者は、ランプ立ち上がり時間に影響を与える要因として、金属部材１５の厚さｔに着目した。

表２は、本願の発明者が試作した金属部材１５の厚さｔと実験結果を示す。実験の条件は、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明した実験と同様である。即ち、金属部材１５の厚さはｔ＝０．５〜５．０ｍｍである。尚、陽極２と金属部材１５の距離Ｌは、Ｌ＝５ｍｍである。上述の例と同様に、ランプ立ち上がり時間が７分未満を合格とし、７分以上を不合格とした。

表２から、金属部材１５の厚さｔがｔ＝１〜３ｍｍであることが好ましいことが判る。金属部材１５の厚さｔが小さい場合には、製造が困難であると同時に変形や破損し易い。従って、金属部材１５の厚さｔは少なくとも１ｍｍ以上必要である。金属部材１５の厚さｔが大きく、例えば、４ｍｍ以上では、立ち上がり時間を短縮させる効果が無いことが判った。

以上の結果から、金属部材１５の外径ＤはＤ＝１３〜１６ｍｍ、金属部材１５の厚さｔはｔ＝１．０〜３．０ｍｍとすることが好ましいことが判った。

以上、本発明の一実施形態に係るショートアーク型放電ランプについて説明したが、本発明は上記の実施形態に拘束されるものではなく、当業者が容易になしえる追加、削除、改変等は、本発明に含まれるものであり、また、本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められることを承知されたい。

１…放電管、１Ａ…発光部、１Ｂ、１Ｃ…シール管部、１ｂ、１ｃ…凹部、２…陽極、３…陰極、４…チップオフ、５…電極支持棒、６…リード線、９…電極マウント、１０…ショートアーク型放電ランプ、１１…ゲッター材、１４…凹部、１５…金属部材、１６…空間、２１…第１のシール部材、２２…第２のシール部材、２３…第３のシール部材、２４ａ、２４ｂ…緩衝箔、２５…シール箔、２６ａ、２６ｂ…緩衝箔、２８…口金、３１…第１の集電円盤、３２…第２の集電円盤

Claims (6)

1. 発光部と該発光部の両側に設けられた管状のシール管部とを備える放電管と、前記発光部の内部にて互いに対向して配置した陰極及び陽極と、該陰極及び陽極をそれぞれ支持する電極支持棒と、前記シール管部から外方に突出するリード線と、前記シール管部に装填され前記電極支持棒及び前記リード線を支持すると同時に前記放電管の内部を密閉する電極マウントと、を有し、前記陰極が上側に且つ前記陽極が下側に配置されるように前記放電管の中心軸線が略垂直に設置されるように構成されたショートアーク型放電ランプにおいて、
   前記電極マウントの内端面は、前記発光部と前記シール管部の境界位置から所定の距離だけ軸線方向外方に離れた位置にあり、前記シール管部の電極側端部には、前記電極マウントの内端面を底面とする凹部が形成されており、
   前記凹部には、金属部材が配置されていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
2. 請求項１のショートアーク型放電ランプにおいて、
   前記金属部材は、貫通孔を有するモリブデン製の円板状に形成され、該貫通孔に前記電極支持棒が挿通されている、ショートアーク型放電ランプ。
3. 請求項１又は２記載のショートアーク型放電ランプにおいて、
   前記冷間時電極間の距離は１．２〜２．５ｍｍであり、ランプ電力は２ｋＷ以上である、ショートアーク型放電ランプ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のショートアーク型放電ランプにおいて、
   前記金属部材の外径は１３〜１６ｍｍである、ショートアーク型放電ランプ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のショートアーク型放電ランプにおいて、
   前記金属部材の厚さは１〜３ｍｍである、ショートアーク型放電ランプ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載のショートアーク型放電ランプにおいて、
   前記金属部材と前記陽極の間の距離は２．５〜６．５ｍｍである、ショートアーク型放電ランプ。

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