JP2023000705A - Discharge lamp, and electrode used for the discharge lamp - Google Patents

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Yoshimasa Ike
貴史 幸
Takashi Miyuki
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Abstract

To plan high output and long life of a discharge lamp.SOLUTION: At least one electrode of a discharge lamp comprises a main body having a hermetically sealed space, a heat transfer body disposed in the hermetically sealed space, and a restriction body restricting convection flow of the heat transfer body. An interval between a reference position P0 of a bottom surface of the hermetically sealed space and the lowest position P1 of a blade of the restriction body is denoted as a first interval B1 (mm). An interval between the lowest position P1 of the blade and the highest position P2 of the blade is denoted as a second interval L1 (mm). An interval between the highest position P2 of the blade and an interface position P3 of the heat transfer body is denoted as a third interval H1 (mm). An area of a filling region of the heat transfer body sandwiched between the lowest position P1 and a top surface of the heat transfer body on a cross section passing the central axis of the at least one electrode is denoted as upper area S1 (mm2) of the heat transfer body. In this case, the electrode of the discharge lamp satisfies three expressions of (1) 3≤B1≤15, (2) 0.0≤H1/L1≤1.0, and (3) S1≥40.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、放電ランプ、及び当該放電ランプに使用される電極に関する。 The present invention relates to discharge lamps and electrodes used in such discharge lamps.

従来、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には、光源として放電ランプ、特にショートアーク型の放電ランプが用いられている。この放電ランプは、発光管内に陽極及び陰極が軸方向に対向配置されると共に、当該発光管内に水銀等の発光物質が封入される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a discharge lamp, particularly a short-arc discharge lamp, is used as a light source in an exposure apparatus used in the manufacturing process of semiconductor devices, liquid crystal display devices, and the like. In this discharge lamp, an anode and a cathode are arranged opposite to each other in an arc tube in the axial direction, and a luminous substance such as mercury is enclosed in the arc tube.

斯かる放電ランプにおいては、点灯時に電極にかかる熱的負荷が高いことから、陽極の過熱等に起因する電極材料の蒸発が生じることがある。この蒸発物が発光管の内壁に付着すると、放電ランプがいわゆる黒化を引き起こし、発光管の光透過率が低下する問題が生じる。 In such a discharge lamp, a high thermal load is applied to the electrodes during lighting, and the electrode material may evaporate due to overheating of the anode or the like. When this vapor adheres to the inner wall of the arc tube, the discharge lamp causes so-called blackening, resulting in a decrease in the light transmittance of the arc tube.

この問題を解決するため、陽極内部の密閉空間内に伝熱体を封入した構造を持つ放電ランプが提案されている。伝熱体は、ランプ点灯状態では溶融しており、陽極全体の温度分布によって密閉空間内で対流する。この伝熱体の対流が、陽極の先端(陰極に最も近い端)の熱を後端(陰極から最も遠い端)に伝達することで、陽極先端の温度が下がり、電極材料の蒸発量が抑制される。 In order to solve this problem, there has been proposed a discharge lamp having a structure in which a heat conductor is enclosed in a sealed space inside the anode. The heat conductor is molten when the lamp is lit, and convection occurs in the closed space due to the temperature distribution of the entire anode. The convection of this heat transfer body transfers the heat from the tip of the anode (the end closest to the cathode) to the rear end (the end furthest from the cathode), lowering the temperature of the tip of the anode and suppressing the amount of evaporation of the electrode material. be done.

特許文献1及び特許文献2には、伝熱体の周方向の対流を規制する規制体を、密閉空間内に設けることが記載されている。規制体を密閉空間内に設けることにより、伝熱体の周方向の対流に起因する電極先端の穴開きを防止している。 Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe that a regulating body for regulating convection in the circumferential direction of a heat transfer body is provided in a closed space. By providing the restrictor in the sealed space, it is possible to prevent the tip of the electrode from being perforated due to the convection in the circumferential direction of the heat transfer body.

特開2012-028168号公報JP 2012-028168 A 特開2017-016761号公報JP 2017-016761 A

昨今、放電ランプのさらなる高出力化及び長寿命化が、市場より求められている。放電ランプを高出力化すると電極にかかる熱的負荷が増すため、熱的負荷に長時間耐える電極を設計する必要がある。本発明の課題は、高出力化及び長寿命化を図った放電ランプと、当該放電ランプに使用される電極とを提供することである。 Recently, there is a demand from the market for a further increase in output and a longer life of discharge lamps. As the output of a discharge lamp increases, the thermal load applied to the electrodes increases, so it is necessary to design electrodes that can withstand the thermal load for a long period of time. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a discharge lamp with high output and long life, and an electrode used in the discharge lamp.

本発明者は、放電ランプを高出力で使用した場合の電極の熱的負荷を調査するため、放射温度計を使用して点灯時の電極表面の温度分布を測定した。測定の結果、電極先端の温度が大きい放電ランプと、電極表面の局所的な温度変動幅が大きい放電ランプがあることに気付いた。温度変動とは、短時間(例えば、1分間)の中で温度が変動することを指す。電極先端の温度が大きな状態、又は、電極内表面において温度変動幅が大きな状態が、長時間続くと、高温クリープ変形によって電極先端の内表面から突起が突出するような変形が生じる。その結果、電極先端に穴が開き、伝熱体が漏出するに至る。そうすると、電極の排熱性が失われてしまうため、放電ランプが短寿命になる。 In order to investigate the thermal load on the electrode when the discharge lamp is used at high output, the inventor measured the temperature distribution of the electrode surface during lighting using a radiation thermometer. As a result of the measurement, it was found that some discharge lamps have a large temperature at the tip of the electrode and a discharge lamp has a wide range of local temperature fluctuations on the surface of the electrode. Temperature fluctuations refer to temperature fluctuations within a short period of time (for example, 1 minute). If the temperature of the tip of the electrode is high, or the temperature fluctuation width on the inner surface of the electrode continues for a long period of time, high-temperature creep deformation causes deformation such that a projection protrudes from the inner surface of the tip of the electrode. As a result, a hole is formed at the tip of the electrode and the heat conductor leaks out. In this case, the discharge lamp loses its ability to dissipate heat, shortening the service life of the discharge lamp.

本発明者は、このような電極先端の温度上昇又は温度変動幅の拡大は、伝熱体の対流量又は伝熱体の乱流化に問題があると考えた。そして、詳細は後述するが、この問題を解消するには、密閉空間に、伝熱体の対流を規制する規制体を単に配置するだけでなく、規制体及び伝熱体を含めた電極の寸法設計が重要であると考え、以下の放電ランプを案出した。 The inventor of the present invention considered that such an increase in the temperature of the tip of the electrode or an increase in the temperature fluctuation width causes problems in the convective flow rate of the heat transfer body or in the turbulence of the heat transfer body. Although the details will be described later, in order to solve this problem, it is necessary not only to place a restrictor for restricting the convection of the heat conductor in the closed space, but also to adjust the dimensions of the electrodes including the restrictor and the heat conductor. Considering the importance of design, the following discharge lamp was devised.

本発明の放電ランプは、軸方向に対向配置される一対の電極を内部に有する放電ランプにおいて、
前記一対の電極のうち、少なくとも一つの電極は、
密閉空間を有する本体と、
前記密閉空間内に、前記本体を構成する材料よりも融点の低い伝熱体と、
前記密閉空間内に、前記伝熱体より融点の高い材料で構成され、前記伝熱体の対流を規制する規制体と、
前記密閉空間内に、前記伝熱体に接するガス空間と、を備え、
前記規制体は、前記軸方向及び前記軸方向に直交する径方向に延在するブレードを少なくとも一枚含み、
前記少なくとも一つの電極の先端を下に、後端を上になるように配置して、前記密閉空間の底面における前記軸方向の最低位置を基準位置P0とし、前記底面に最も近い前記ブレードの端部位置を前記ブレードの最低位置P1とし、前記底面に最も遠い前記ブレードの端部位置を前記ブレードの最高位置P2とし、前記伝熱体と前記ガス空間との界面の前記軸方向の位置を界面位置P3とするとき、
前記基準位置P0と前記最低位置P1との前記軸方向における間隔である第一間隔B1(mm)、前記最低位置P1と前記最高位置P2との前記軸方向における間隔である第二間隔L1(mm)、前記最高位置P2と前記界面位置P3との前記軸方向における間隔である第三間隔H1(mm)、及び、前記軸方向である軸を含む断面における、前記最低位置P1と前記界面とに挟まれた伝熱体の充填領域である、伝熱体の上部面積S1(mm)は、以下の(1)~(3)式を満たす。
3≦B1≦15 …(1)
0.0≦H1/L1≦1.0 …(2)
S1≧40 …(3)
The discharge lamp of the present invention is a discharge lamp having therein a pair of electrodes disposed facing each other in the axial direction,
At least one of the pair of electrodes is
a main body having an enclosed space;
a heat transfer body having a melting point lower than that of the material forming the main body in the closed space;
a regulating body made of a material having a melting point higher than that of the heat transfer body and regulating convection of the heat transfer body in the closed space;
a gas space in contact with the heat transfer body in the sealed space,
the regulating body includes at least one blade extending in the axial direction and in a radial direction orthogonal to the axial direction;
The tip of the at least one electrode is arranged downward and the rear end is arranged upward, the lowest position in the axial direction on the bottom surface of the sealed space is defined as a reference position P0, and the edge of the blade closest to the bottom surface. The position of the blade is the lowest position P1 of the blade, the end position of the blade farthest from the bottom surface is the highest position P2 of the blade, and the position of the interface between the heat transfer body and the gas space in the axial direction is the interface When the position is P3,
A first interval B1 (mm), which is the interval in the axial direction between the reference position P0 and the lowest position P1, and a second interval L1 (mm), which is the interval in the axial direction between the lowest position P1 and the highest position P2. ), a third interval H1 (mm) that is the interval in the axial direction between the highest position P2 and the interface position P3, and the lowest position P1 and the interface in a cross section including the axis in the axial direction An upper area S1 (mm 2 ) of the heat conductor, which is the filling region of the sandwiched heat conductor, satisfies the following equations (1) to (3).
3≤B1≤15 (1)
0.0≦H1/L1≦1.0 (2)
S1≧40 (3)

このように寸法設計された電極は伝熱体の十分な対流量を有する。そのため、電極先端の温度を低下させやすい。また、伝熱体の乱流化が抑制されるから、電極表面の局所的な温度変動幅が小さくなる。その結果、高温クリープ変形による電極先端の穴開きが抑制される。よって、放電ランプの高出力化及び長寿命化が可能となる。 An electrode dimensioned in this way has sufficient flow resistance for the heat transfer medium. Therefore, it is easy to lower the temperature of the tip of the electrode. In addition, since turbulence of the heat transfer body is suppressed, the local temperature fluctuation width of the electrode surface is reduced. As a result, opening of the tip of the electrode due to high-temperature creep deformation is suppressed. Therefore, it is possible to increase the output and extend the life of the discharge lamp.

前記ブレードを3枚以上備えても構わない。規制体の傾きを抑制して、伝熱体の乱流を抑制できる。 Three or more blades may be provided. Turbulence in the heat transfer body can be suppressed by suppressing the inclination of the regulation body.

前記密閉空間の底面は、曲面を含んでいても構わない。伝熱体の対流の停滞又は乱流を抑制できる。 The bottom surface of the closed space may include a curved surface. Convection stagnation or turbulence in the heat transfer body can be suppressed.

前記本体の外径をD1とし、前記密閉空間の外径をD2とするとき、以下の(4)式を満たしても構わない。電極先端の温度を低下させ、かつ、温度変動幅を小さくすることができる。
0.45×D1+1.5 ≦ D2 ≦ 0.55×D1+1.5 …(4)
When the outer diameter of the main body is D1 and the outer diameter of the sealed space is D2, the following formula (4) may be satisfied. The temperature of the tip of the electrode can be lowered and the width of temperature fluctuation can be reduced.
0.45×D1+1.5≦D2≦0.55×D1+1.5 (4)

本発明の、放電ランプに使用される電極は、
密閉空間を有する本体と、
前記密閉空間内に、前記本体を構成する材料よりも融点の低い伝熱体と、
前記密閉空間内に、前記伝熱体より融点の高い材料で構成され、前記伝熱体の対流を規制する規制体と、
前記密閉空間内に、前記伝熱体に接するガス空間と、を備え、
前記規制体は、前記軸方向及び前記軸方向に直交する径方向に延在するブレードを少なくとも一枚含み、
前記少なくとも一つの電極の先端を下に、後端を上になるように配置して、前記密閉空間の底面における前記軸方向の最低位置を基準位置P0とし、前記底面に最も近い前記ブレードの端部位置を前記ブレードの最低位置P1とし、前記底面に最も遠い前記ブレードの端部位置を前記ブレードの最高位置P2とし、前記伝熱体と前記ガス空間との界面の前記軸方向の位置を界面位置P3とするとき、
前記基準位置P0と前記最低位置P1との前記軸方向における間隔である第一間隔B1(mm)、前記最低位置P1と前記最高位置P2との前記軸方向における間隔である第二間隔L1(mm)、前記最高位置P2と前記界面位置P3との前記軸方向における間隔である第三間隔H1(mm)、及び、前記軸方向である軸を含む断面における、前記最低位置P1と前記界面とに挟まれた伝熱体の充填領域である、伝熱体の上部面積S1(mm)は、以下の(1)~(3)式を満たす。
3≦B1≦15 …(1)
0.0≦H1/L1≦1.0 …(2)
S1≧40 …(3)
The electrodes used in the discharge lamp of the present invention are
a main body having an enclosed space;
a heat transfer body having a melting point lower than that of the material forming the main body in the closed space;
a regulating body made of a material having a melting point higher than that of the heat transfer body and regulating convection of the heat transfer body in the closed space;
a gas space in contact with the heat transfer body in the sealed space,
the regulating body includes at least one blade extending in the axial direction and in a radial direction orthogonal to the axial direction;
The tip of the at least one electrode is arranged downward and the rear end is arranged upward, the lowest position in the axial direction on the bottom surface of the sealed space is defined as a reference position P0, and the edge of the blade closest to the bottom surface. The position of the blade is the lowest position P1 of the blade, the end position of the blade farthest from the bottom surface is the highest position P2 of the blade, and the position of the interface between the heat transfer body and the gas space in the axial direction is the interface When the position is P3,
A first interval B1 (mm), which is the interval in the axial direction between the reference position P0 and the lowest position P1, and a second interval L1 (mm), which is the interval in the axial direction between the lowest position P1 and the highest position P2. ), a third interval H1 (mm) that is the interval in the axial direction between the highest position P2 and the interface position P3, and the lowest position P1 and the interface in a cross section including the axis in the axial direction An upper area S1 (mm 2 ) of the heat conductor, which is the filling region of the sandwiched heat conductor, satisfies the following equations (1) to (3).
3≤B1≤15 (1)
0.0≦H1/L1≦1.0 (2)
S1≧40 (3)

高出力化及び長寿命化を図った放電ランプと、当該放電ランプに使用される電極とを提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY It is possible to provide a discharge lamp having a high output and a long life, and an electrode used for the discharge lamp.

放電ランプの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline|summary of a discharge lamp. 図1の放電ランプにおける陽極の拡大断面図である。2 is an enlarged sectional view of an anode in the discharge lamp of FIG. 1; FIG. 図2のA-A矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2; 伝熱体の対流の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the convection of a heat-transfer body. 伝熱体の対流の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the convection of a heat-transfer body. 規制体の側面図である。It is a side view of a regulator. 規制体の上面図である。It is a top view of a regulator. 陽極の中心軸を通る断面図を表す。Figure 2 represents a cross-sectional view through the central axis of the anode; 第三間隔H1と陽極の先端の温度TEとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the third distance H1 and the temperature TE of the tip of the anode. 第一間隔B1と温度変動幅の最大値TXとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the first interval B1 and the maximum value TX of the width of temperature fluctuation. 第三間隔H1/第二間隔L1と温度変動幅の最大値TXとの関係を示すグラフである。7 is a graph showing the relationship between the third interval H1/second interval L1 and the maximum temperature fluctuation width TX. 伝熱体の上部面積S1と陽極の先端の温度TEとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the upper area S1 of the heat transfer body and the temperature TE of the tip of the anode. (2)式を満たし(3)式を満たさない陽極を示す図である。It is a figure which shows the anode which satisfy|fills (2) Formula and does not satisfy|fill (3) Formula. (2)式及び(3)式をいずれも満たす陽極を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an anode that satisfies both formulas (2) and (3). 陽極A~Fの6個についてシミュレーション結果を示すグラフである。4 is a graph showing simulation results for six anodes A to F; 伝熱体の表面が内部である中心軸付近で凹んでいる陽極を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an anode recessed near the center axis where the surface of the heat transfer body is inside; 規制体の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a regulation body. 規制体の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a regulation body. 規制体の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a regulation body. 陽極のYZ平面での断面図である。It is sectional drawing in YZ plane of an anode. 陽極本体の変形例を示す断面図である。It is a sectional view showing a modification of an anode main part.

放電ランプの実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の、グラフを除く各図面は模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は必ずしも実際の寸法比と一致しておらず、各図面間においても寸法比は必ずしも一致していない。 An embodiment of a discharge lamp will be described with reference to the drawings. The following drawings, except for graphs, are schematic representations, and the dimensional ratios on the drawings do not necessarily match the actual dimensional ratios, and the dimensional ratios do not necessarily match between the drawings. not

以下において、グラフを除く各図面は、XYZ座標系を参照しながら説明される。本明細書において、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「+X方向」、「-X方向」のように、正負の符号を付して記載される。正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「X方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「X方向」と記載されている場合には、「+X方向」と「-X方向」の双方が含まれる。Y方向及びZ方向についても同様である。以下に述べる実施形態では、-Z方向は重力方向を表す。 In the following, each drawing, except graphs, will be described with reference to the XYZ coordinate system. In this specification, to distinguish between positive and negative directions when expressing directions, positive and negative signs are added, such as “+X direction” and “−X direction”. When a direction is expressed without distinguishing between positive and negative directions, it is simply described as “X direction”. That is, in the present specification, the term “X direction” includes both “+X direction” and “−X direction”. The same applies to the Y direction and Z direction. In the embodiments described below, the -Z direction represents the direction of gravity.

[放電ランプの概要]
図1を参照しながら、本発明の一実施形態である放電ランプの概要を説明する。放電ランプ100は、発光管1と、発光管1の内部で中心軸Z1の延在方向に対向配置される陽極2及び陰極3と、陽極2及び陰極3をそれぞれ支持するリード棒4と、を備えるショートアーク型放電ランプである。本実施形態では、陽極2が陰極3の上方(+Z方向)に位置するように放電ランプ100を配置して、放電ランプ100を点灯させる。
[Outline of discharge lamp]
An outline of a discharge lamp that is an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The discharge lamp 100 includes an arc tube 1, an anode 2 and a cathode 3 arranged inside the arc tube 1 so as to face each other in an extending direction of a central axis Z1, and a lead rod 4 supporting the anode 2 and the cathode 3, respectively. short arc discharge lamp. In this embodiment, the discharge lamp 100 is arranged such that the anode 2 is located above the cathode 3 (+Z direction), and the discharge lamp 100 is lit.

ショートアーク型放電ランプとは、陽極2の先端と陰極3の先端とが40mm以下の間隔(熱膨張をしていない常温時の値)を空けて配置されるものをいう。このような放電ランプの例として、半導体素子、液晶表示素子等の製造工程で使用される露光装置において使用される、定格電力が2kW~35kWの放電ランプがある。なお、本実施形態の放電ランプ100は、陽極2の先端と陰極3の先端とが6mmの間隔を空けて配置される。 A short-arc discharge lamp is one in which the tip of the anode 2 and the tip of the cathode 3 are arranged with a gap of 40 mm or less (value at room temperature when there is no thermal expansion). Examples of such discharge lamps include discharge lamps with a rated power of 2 kW to 35 kW, which are used in exposure apparatuses used in manufacturing processes of semiconductor devices, liquid crystal display devices, and the like. In the discharge lamp 100 of this embodiment, the tip of the anode 2 and the tip of the cathode 3 are arranged with a gap of 6 mm.

発光管1、陽極2、陰極3及びリード棒4は、いずれも中心軸Z1を中心とするように配置される。陽極2が、陰極3の上方(+Z方向)に配置される。中心軸Z1の延在方向における発光管1の両端には、封止管11が設けられる。封止管11には、リード棒4に電気的に接続される口金12が取り付けられる。 The arc tube 1, the anode 2, the cathode 3, and the lead rod 4 are all arranged around the central axis Z1. An anode 2 is arranged above the cathode 3 (+Z direction). Sealing tubes 11 are provided at both ends of the arc tube 1 in the extending direction of the central axis Z1. A base 12 electrically connected to the lead rod 4 is attached to the sealing tube 11 .

発光管1はガラス管から形成される。発光管1は、中心軸Z1の両端からそれぞれ中央に向かうにつれて、ガラス管の内径が大きくなる領域を有する。内径が大きくなるこの領域は、球体又は楕円体の形状を呈しても構わない。ガラス管には、例えば石英ガラスが使用できる。内径が大きくなる領域は発光空間として機能する。発光空間には、水銀などの発光物質が封入される。 The arc tube 1 is formed from a glass tube. The arc tube 1 has regions where the inner diameter of the glass tube increases toward the center from both ends of the central axis Z1. This region of increased inner diameter may have the shape of a sphere or an ellipsoid. Quartz glass, for example, can be used for the glass tube. A region with a larger inner diameter functions as a light emitting space. A light-emitting substance such as mercury is enclosed in the light-emitting space.

[陽極の概要]
図2及び図3を参照しながら、陽極2の概要を説明する。図2は、図1の放電ランプにおける陽極2の拡大断面図である。図2では、中心軸Z1を通る平面における陽極2の断面を、対向する陰極3に近い陽極2の先端13を下側(-Z側)に、リード棒4が接続される後端14を上側(+Z側)に位置するように、示している。なお、図2では、規制体の形状を理解しやすくするため、規制体については、規制体の断面に代えて、表面の凹凸を含んだ規制体の側面を示している。図3は、図2のA-A矢視断面図である。
[Overview of Anode]
The outline of the anode 2 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. FIG. 2 is an enlarged sectional view of the anode 2 in the discharge lamp of FIG. In FIG. 2, the cross section of the anode 2 in the plane passing through the central axis Z1 is arranged so that the tip 13 of the anode 2 near the opposing cathode 3 is on the lower side (-Z side) and the rear end 14 to which the lead rod 4 is connected is on the upper side. (+Z side) is shown. In addition, in FIG. 2, in order to facilitate understanding of the shape of the regulating body, a side surface of the regulating body including surface irregularities is shown instead of a cross section of the regulating body. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2. FIG.

図2に示すように、陽極2は中心軸Z1を中心とする回転体形状を呈する。陽極2は、本体5、伝熱体9、及び伝熱体9の対流を規制する規制体10を有する。 As shown in FIG. 2, the anode 2 has a shape of a body of revolution centered on the central axis Z1. The anode 2 has a main body 5 , a heat conductor 9 , and a regulator 10 that regulates convection of the heat conductor 9 .

[本体]
本体5は、容器5aと蓋5bを含む。蓋5bを容器5aに装着したとき、密閉空間が本体5の内部に形成される。その密閉空間は、伝熱体9、規制体10、伝熱体9及び規制体10で満たされないガス空間8を含む。このガス空間8に、空気に代えて不活性ガス(例えば、アルゴン)が封入されても構わない。放電ランプ100の点灯時に本体5が溶融し難いように、本体5は、高融点材料で構成される。本実施形態において、本体5(容器5aと蓋5b)は、主にタングステンを含む材料から構成される。
[Body]
The body 5 includes a container 5a and a lid 5b. A closed space is formed inside the body 5 when the lid 5b is attached to the container 5a. The closed space includes a heat transfer body 9 , a regulating body 10 , a gas space 8 which is not filled with the heat transfer body 9 and the regulating body 10 . This gas space 8 may be filled with an inert gas (for example, argon) instead of air. The main body 5 is made of a high-melting-point material so that the main body 5 is difficult to melt when the discharge lamp 100 is lit. In this embodiment, the main body 5 (container 5a and lid 5b) is mainly made of a material containing tungsten.

[伝熱体]
伝熱体9は、放電ランプ100を点灯させた高温時に液体であり、放電ランプ100を消灯させた低温時に固体である材料から構成される。伝熱体9の融点は、本体5を構成する材料の融点よりも低い。伝熱体9を構成する材料は、熱伝導性材料から構成される。伝熱体9は、本体5よりも高熱伝導率を呈するとよい。本実施形態では、伝熱体9に主に銀を含む材料が使用される。伝熱体9に、主に金を含む材料が使用されても構わない。詳細は後述するが、放電ランプ100の点灯によって溶融した伝熱体9は、規制体10により、密閉空間の中で主にZ方向(鉛直方向)に対流する。このようなZ方向の対流が、陽極2の先端13付近に生じた熱を陽極2の後端14へ伝達する。後端14に伝達された熱は、リード棒4(図2では不図示)に伝達される。これにより、陽極2の先端13の温度が低下する。
[Heat transfer body]
The heat transfer body 9 is made of a material that is liquid at a high temperature when the discharge lamp 100 is turned on and a solid at a low temperature when the discharge lamp 100 is turned off. The melting point of the heat conductor 9 is lower than the melting point of the material forming the main body 5 . The material forming the heat conductor 9 is made of a thermally conductive material. The heat transfer body 9 should exhibit a higher thermal conductivity than the main body 5 . In this embodiment, a material mainly containing silver is used for the heat conductor 9 . A material mainly containing gold may be used for the heat transfer body 9 . Although the details will be described later, the heat transfer body 9 melted by lighting of the discharge lamp 100 convects mainly in the Z direction (vertical direction) in the closed space due to the regulation body 10 . Such Z-direction convection transfers heat generated near the front end 13 of the anode 2 to the rear end 14 of the anode 2 . Heat transferred to trailing end 14 is transferred to lead rod 4 (not shown in FIG. 2). This lowers the temperature of the tip 13 of the anode 2 .

[規制体]
規制体10は少なくとも一枚のブレード10bを備える。本実施形態の規制体10は、図3にみられるように、4枚のブレード10bを有する。4枚のブレード10bは、中心軸Z1軸を中心に径方向へ延びる十字形状を呈する。4枚のブレード10bのうち2枚のブレードはZ方向とX方向に延在する。残りの2枚のブレード10bはZ方向とY方向に延在する。
[Regulator]
The regulating body 10 has at least one blade 10b. The regulator 10 of this embodiment has four blades 10b, as shown in FIG. The four blades 10b have a cross shape extending radially about the central axis Z1. Two of the four blades 10b extend in the Z direction and the X direction. The remaining two blades 10b extend in the Z and Y directions.

規制体10の製造方法について、4枚のブレード10bを、Z1軸を中心に90度間隔をなすように配置して、接合しても構わない。規制体10は、X方向に延在する平板とY方向に延在する平板とをZ1軸で交差させて、接合しても構わない。規制体10を一体成型で製造しても構わない。 Regarding the manufacturing method of the regulation body 10, the four blades 10b may be arranged at intervals of 90 degrees around the Z1 axis and joined together. The restricting body 10 may be joined by intersecting a flat plate extending in the X direction and a flat plate extending in the Y direction along the Z1 axis. The regulation body 10 may be manufactured by integral molding.

図4及び図5は、それぞれ、伝熱体9が対流する例を示す図である。規制体10は伝熱体9に覆われた状態にある。放電ランプの点灯時、伝熱体9は溶融して対流を始める。図4及び図5に、対流する方向の一例をf1で示す。規制体10は、中心軸Z1を回る方向の対流の障害となって規制し、Z方向の対流を促進する。これにより、規制体10は、陽極2の先端13から後端14への熱移動を促進するとともに、伝熱体9の乱流を抑制する。したがって、陽極2の先端13の温度が低下して、温度変動幅が小さくなる。 4 and 5 are diagrams showing examples of convection in the heat transfer body 9, respectively. The regulating body 10 is in a state of being covered with the heat transfer body 9 . When the discharge lamp is lit, the heat conductor 9 melts and begins convection. An example of the direction of convection is indicated by f1 in FIGS. The regulating body 10 acts as an obstacle to regulate the convection in the direction around the central axis Z1 and promotes the convection in the Z direction. Thereby, the regulating body 10 promotes heat transfer from the front end 13 to the rear end 14 of the anode 2 and suppresses turbulent flow of the heat transfer body 9 . Therefore, the temperature of the tip 13 of the anode 2 is lowered, and the width of temperature fluctuation is reduced.

規制体10を構成するブレード10bと陽極2の密閉空間を構成する内壁15との間には、通常、隙間G1がある(図3参照)。隙間G1があるため、伝熱体9が溶融したとき、ブレード10bが伝熱体9の中心軸Z1を回る方向の対流に押されて、規制体10が中心軸Z1を中心に回転できる。 Between the blade 10b that constitutes the regulator 10 and the inner wall 15 that constitutes the closed space of the anode 2, there is usually a gap G1 (see FIG. 3). Due to the presence of the gap G1, when the heat transfer body 9 is melted, the blade 10b is pushed by the convection in the direction around the central axis Z1 of the heat transfer body 9, so that the regulating body 10 can rotate about the central axis Z1.

図6,7を参照しながら規制体10を説明する。図6は、規制体10を+Y方向に見た規制体10の側面図である。図7は規制体10を-Z方向に見た、規制体10の上面図である。 The restrictor 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a side view of the regulating body 10 when the regulating body 10 is viewed in the +Y direction. FIG. 7 is a top view of the regulating body 10 when the regulating body 10 is viewed in the -Z direction.

図6及び図7に示すように、本実施形態における、ブレード10bの上面10tは、XY平面に沿う平面10t1とテーパ面10t2とを含む。図6に示すように、平面10t1の径方向の長さB2は、ブレード10bの下面10uの径方向の長さB3より小さい。テーパ面10t2では、中心軸Z1から離れるにしたがって、ブレード10bの高さ(Z方向の長さ)が低下する。 As shown in FIGS. 6 and 7, the upper surface 10t of the blade 10b in this embodiment includes a plane 10t1 along the XY plane and a tapered surface 10t2. As shown in FIG. 6, the radial length B2 of the plane 10t1 is smaller than the radial length B3 of the lower surface 10u of the blade 10b. On the tapered surface 10t2, the height (the length in the Z direction) of the blade 10b decreases with distance from the central axis Z1.

図7に示すように、規制体10を構成する4枚のブレード10bの厚みT1は、対流する伝熱体9の衝突に耐える厚みを有する。厚みT1は、例えば、1mm以上であるとよく、好ましくは、2mm以上3mm以下であるとよい。 As shown in FIG. 7, the thickness T1 of the four blades 10b forming the regulator 10 has a thickness that withstands the collision of the convective heat transfer member 9. As shown in FIG. The thickness T1 is, for example, 1 mm or more, preferably 2 mm or more and 3 mm or less.

規制体10が放電ランプ100の点灯時に溶融しないように、規制体10を構成する材料の融点は、伝熱体9を構成する材料の融点よりも高い。規制体10の材料を、本体5を構成する材料と同じにしても構わない。規制体10には、例えば、主にタングステンを含む材料から構成される。 The melting point of the material forming the regulator 10 is higher than the melting point of the material forming the heat conductor 9 so that the regulator 10 does not melt when the discharge lamp 100 is lit. The material of the regulating body 10 may be the same as the material forming the main body 5 . The regulation body 10 is made of, for example, a material mainly containing tungsten.

[陽極の寸法設計]
図8を参照しながら陽極2の寸法設計について説明する。図8は、陽極2の中心軸Z1を通る断面図を表す。密閉空間に設けられた伝熱体9とガス空間8との界面8iより-Z方向の密閉空間には、規制体10を除いて伝熱体9で充填されている。なお、図8において、斜線でハッチングされた領域のみが、伝熱体9の存在する領域ではないことに留意されたい。図13A、図13B、図19においても同様である。
[Dimensional design of the anode]
The dimensional design of the anode 2 will be described with reference to FIG. FIG. 8 represents a cross-sectional view through the central axis Z1 of the anode 2. FIG. The sealed space in the −Z direction from the interface 8i between the heat transfer body 9 and the gas space 8 provided in the sealed space is filled with the heat transfer body 9 except for the regulator 10. FIG. It should be noted that in FIG. 8, only the area hatched with oblique lines is not the area where the heat conductor 9 exists. The same applies to FIGS. 13A, 13B, and 19 as well.

図8に示すように、密閉空間の底面18におけるZ軸方向における最低位置を基準位置P0とする。底面18に最も近いブレード10bの端部位置(本実施形態では、下面10uの位置)を、ブレード10bの最低位置P1とする。底面18に最も遠いブレード10bの端部位置(本実施形態では、上面10tのうち平面10t1の位置)をブレード10bの最高位置P2とする。密閉空間に設けられた伝熱体9とガス空間8との界面8iのZ軸方向位置を、伝熱体9の界面位置P3とする。 As shown in FIG. 8, the lowest position in the Z-axis direction on the bottom surface 18 of the closed space is defined as a reference position P0. The end position of the blade 10b closest to the bottom surface 18 (in this embodiment, the position of the lower surface 10u) is the lowest position P1 of the blade 10b. The end position of the blade 10b farthest from the bottom surface 18 (in this embodiment, the position of the flat surface 10t1 of the upper surface 10t) is the highest position P2 of the blade 10b. The Z-axis direction position of the interface 8i between the heat transfer body 9 provided in the closed space and the gas space 8 is defined as the interface position P3 of the heat transfer body 9 .

このように位置P0~P3を設定したとき、第一間隔B1、第二間隔L1、第三間隔H1は、次のように表される。
第一間隔B1=最低位置P1-基準位置P0
第二間隔L1=最高位置P2-最低位置P1
第三間隔H1=界面位置P3-最高位置P2
When the positions P0 to P3 are set in this way, the first interval B1, the second interval L1, and the third interval H1 are expressed as follows.
First interval B1 = lowest position P1 - reference position P0
Second interval L1 = highest position P2 - lowest position P1
Third interval H1=interface position P3−highest position P2

伝熱体9が存在する領域は、上部領域と下部領域とに分けられる。上部領域は、ブレード10bの最低位置P1から界面位置P3までの間の領域9s(図8において斜線でハッチングされた領域)である。上部領域9sの面積を、伝熱体9の上部面積S1(mm)とする。本体5の外径をD1(mm)とし、密閉空間の外径をD2(mm)とする。 The area in which the heat conductor 9 is present is divided into an upper area and a lower area. The upper region is a region 9s (a hatched region in FIG. 8) between the lowest position P1 of the blade 10b and the interface position P3. Let the area of the upper region 9s be the upper area S1 (mm 2 ) of the heat transfer body 9 . Let D1 (mm) be the outer diameter of the main body 5, and D2 (mm) be the outer diameter of the sealed space.

上述した陽極2の寸法に関する、第一間隔B1、第二間隔L1、第三間隔H1、上部面積S1、本体5の外径D1、及び密閉空間の外径D2は、伝熱体9の対流量と対流状態に密接に関連し、陽極2の温度に影響を与える。そこで、本発明者は、これらのパラメータを変化させたときの陽極2の温度を、伝熱体9の対流シミュレーション又は実際に点灯させた放電ランプ100を実測して求めた。伝熱体9の対流シミュレーション及び実際に点灯させた放電ランプ100の条件を、以下に示す。 Regarding the dimensions of the anode 2 described above, the first spacing B1, the second spacing L1, the third spacing H1, the upper area S1, the outer diameter D1 of the main body 5, and the outer diameter D2 of the sealed space are is closely related to the convection state and affects the temperature of the anode 2 . Therefore, the inventor obtained the temperature of the anode 2 when these parameters were changed by conducting a convection simulation of the heat transfer body 9 or by actually measuring the discharge lamp 100 that was actually lit. The convection simulation of the heat conductor 9 and the conditions of the actually lit discharge lamp 100 are shown below.

<放電ランプ>
図1に示される形状を呈する。
発光管1の材料:石英ガラス
陽極2と陰極3との間隔:6mm
発光管1内の封入物:水銀2.0mg/cc、アルゴン100kPa
定格電流:200A
定格電力:12kW
<陽極2>
図2に示される形状を呈する。
密閉空間の容積:17cm
伝熱体9の材料:銀
ガス空間8の封入ガス:アルゴン100kPa
<規制体>
図2及び図3に示される形状を呈する。
平面10t1の径方向の長さB2:8.15mm
ブレード10bの下面10uの径方向の長さB3:10.75mm
厚みT1:3mm
<Discharge lamp>
It has the shape shown in FIG.
Material of arc tube 1: quartz glass Distance between anode 2 and cathode 3: 6 mm
Filled material in arc tube 1: mercury 2.0 mg/cc, argon 100 kPa
Rated current: 200A
Rated power: 12kW
<Anode 2>
It has the shape shown in FIG.
Volume of closed space: 17cm3
Material of heat transfer element 9: silver Sealed gas in gas space 8: argon 100 kPa
<Regulator>
It presents the shape shown in FIGS.
Radial length B2 of plane 10t1: 8.15 mm
Radial length B3 of lower surface 10u of blade 10b: 10.75 mm
Thickness T1: 3mm

図9は、伝熱体9の対流シミュレーションより、第三間隔H1(mm)と、陽極2の密閉空間の底面18の温度TE(K)との関係を示すグラフである。温度TEは、定常状態となったモデルにおいて、底面18の中心点とXY平面上での周辺1mmの4点の計5点の空間的な平均温度について、計算結果2000回をさらに平均した温度である。なお、(X,Y,Z)座標系において、中心点を(0,0,0)とすると、周辺点は(1,0,0)、(0,1,0)、(-1,0,1)、及び(0,-1,0)となる。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the third gap H1 (mm) and the temperature TE (K) of the bottom surface 18 of the sealed space of the anode 2 from the convection simulation of the heat transfer body 9. As shown in FIG. The temperature TE is a temperature obtained by further averaging 2000 calculation results for a total of 5 spatial average temperatures of the center point of the bottom surface 18 and 4 points of 1 mm circumference on the XY plane in the model in a steady state. be. In the (X, Y, Z) coordinate system, if the center point is (0, 0, 0), the peripheral points are (1, 0, 0), (0, 1, 0), (-1, 0 , 1), and (0,-1,0).

陽極2の密閉空間の底面18の温度TEは1800K以下であると好ましい。図9を参照すれば、第三間隔H1の変化に対する温度TEの変化が小さいことがわかる。つまり、温度TEを1800K以下にするための、第三間隔H1の制約は小さい。 The temperature TE of the bottom surface 18 of the closed space of the anode 2 is preferably 1800K or less. Referring to FIG. 9, it can be seen that the change in the temperature TE with respect to the change in the third interval H1 is small. In other words, the restriction on the third interval H1 for setting the temperature TE to 1800K or less is small.

第一間隔B1について、温度TEを1800K以下にするために、第一間隔B1を3(mm)以上にする必要があることがわかった。第一間隔B1を3(mm)以上にすると、規制体10の下部(規制体10の-Z側)を通過する伝熱体9の対流量が増加し、陽極2の密閉空間の底面18の熱を安定して後端14側へ送ることができ、その結果、温度TEを低下させられると推察される。温度TEを低下させると、陽極2に掛かる熱的負荷を小さくして、高温クリープ変形による陽極2の密閉空間の底面18の破損(穴開き等)を抑制できる。よって、放電ランプの高出力化及び長寿命化が可能となる。 Regarding the first interval B1, it was found that the first interval B1 must be 3 (mm) or more in order to make the temperature TE 1800K or less. When the first interval B1 is 3 (mm) or more, the convective flow rate of the heat transfer body 9 passing through the lower part of the regulation body 10 (the −Z side of the regulation body 10) increases, and the bottom surface 18 of the closed space of the anode 2 increases. It is presumed that heat can be stably sent to the rear end 14 side, and as a result, the temperature TE can be lowered. When the temperature TE is lowered, the thermal load applied to the anode 2 can be reduced, and damage (perforation, etc.) of the bottom surface 18 of the sealed space of the anode 2 due to high-temperature creep deformation can be suppressed. Therefore, it is possible to increase the output and extend the life of the discharge lamp.

図10は、伝熱体9の対流シミュレーションより、第一間隔B1と温度変動幅の最大値TXとの関係を求めて示すグラフである。温度変動幅とは、放電ランプ点灯時の、電極表面の任意の場所での、所定時間(例えば、1分間)における、最大温度と最小温度の差で表される。温度変動幅の大きい状態が長く続くと、高温クリープ変形によって電極先端の内表面から突起が突出するような変形が生じて、電極先端に穴が開き、伝熱体9が漏出するに至る。そうすると、電極の排熱性が失われてしまうため、電極が過熱状態となり、急速に放電ランプの劣化が進行する。温度変動幅は、電極表面の場所によって異なる値を示す。温度変動幅の最大値TX(℃)は、電極表面の場所によって異なる温度変動幅の最大値を示す。温度変動幅の最大値TXを抑制すると、陽極2に掛かる熱的負荷を小さくして、高温クリープ変形による電極先端の穴開き等の破損を抑制できる。よって、放電ランプの高出力化及び長寿命化が可能となる。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the first interval B1 and the maximum value TX of the width of temperature fluctuation obtained from the convection simulation of the heat transfer body 9. As shown in FIG. The temperature fluctuation width is expressed by the difference between the maximum temperature and the minimum temperature for a predetermined time (for example, 1 minute) at any place on the electrode surface when the discharge lamp is lit. If the temperature fluctuation range continues for a long time, high-temperature creep deformation causes protrusions to protrude from the inner surface of the tip of the electrode. As a result, the electrode loses its ability to dissipate heat, resulting in overheating of the electrode and rapid deterioration of the discharge lamp. The width of temperature fluctuation shows different values depending on the location of the electrode surface. The maximum temperature fluctuation width TX (° C.) indicates the maximum temperature fluctuation width that varies depending on the location of the electrode surface. By suppressing the maximum value TX of the temperature fluctuation width, the thermal load applied to the anode 2 can be reduced, and damage such as hole opening at the tip of the electrode due to high-temperature creep deformation can be suppressed. Therefore, it is possible to increase the output and extend the life of the discharge lamp.

温度変動幅の最大値TXは13℃以下であることが好ましい。図10より、第一間隔B1が15mm以下であるとき、最大値TXを13℃以下にできることがわかった。 The maximum value TX of the temperature fluctuation width is preferably 13° C. or less. From FIG. 10, it was found that the maximum value TX can be set to 13° C. or less when the first interval B1 is 15 mm or less.

図9、図10から、放電ランプの高出力化及び長寿命化のために、第一間隔B1は(1)式を満たすとよい。
3≦B1≦15 …(1)
また、第一間隔B1は4以上であるとさらに好ましい。
From FIGS. 9 and 10, it is preferable that the first interval B1 satisfies the formula (1) in order to increase the power output and extend the life of the discharge lamp.
3≤B1≤15 (1)
Moreover, it is more preferable that the first interval B1 is 4 or more.

上述したように、陽極2の密閉空間の底面18の温度TEを低下させるための第三間隔H1の制約は小さい。しかしながら、伝熱体9の対流シミュレーションの結果から、第三間隔H1が、第二間隔L1(すなわち、規制体10の高さ)に比べて大きすぎると、規制体10の上部(+Z側)での伝熱体9の対流を十分に規制できず、乱流が発生することが判明した。乱流が発生すると、温度変動幅が大きくなる。 As described above, the restriction on the third distance H1 for lowering the temperature TE of the bottom surface 18 of the closed space of the anode 2 is small. However, from the result of the convection simulation of the heat transfer body 9, if the third distance H1 is too large compared to the second distance L1 (that is, the height of the regulation body 10), the upper part of the regulation body 10 (+Z side) It was found that the convection of the heat transfer body 9 could not be sufficiently controlled, and turbulence occurred. When turbulence occurs, the width of temperature fluctuation increases.

そこで、実際に点灯させた放電ランプ100の陽極2を実測することにより、第二間隔L1を基準にした第三間隔H1の大きさ(すなわち第三間隔H1と第二間隔L1との比)と温度変動幅の最大値TX(℃)との関係を求めて、図11のグラフに示した。上述したように、温度変動幅の最大値TXは13℃以下であることが好ましいことから、H1/L1の値は、(2)式を満たすとよい。
0.0≦H1/L1≦1.0 …(2)
この式は、ブレード10bの上面10tと界面8iとの距離でもある第三間隔H1が、規制体10の高さでもある第二間隔L1よりも小さく、第三間隔H1が0以上であることを表している。
Therefore, by actually measuring the anode 2 of the discharge lamp 100 that is actually lit, the size of the third gap H1 based on the second gap L1 (that is, the ratio of the third gap H1 to the second gap L1) and The relationship with the maximum value TX (° C.) of the temperature fluctuation range was obtained and shown in the graph of FIG. As described above, the maximum value TX of the temperature fluctuation width is preferably 13° C. or less, so the value of H1/L1 should satisfy the expression (2).
0.0≦H1/L1≦1.0 (2)
This formula indicates that the third distance H1, which is also the distance between the upper surface 10t of the blade 10b and the interface 8i, is smaller than the second distance L1, which is also the height of the regulating body 10, and that the third distance H1 is 0 or more. represent.

密封空間内で、規制体10の上部領域9s(図8においてハッチングされた領域)の大部分を占める、ブレード10bの上面10tと界面8iとに挟まれた領域は、ブレード10bを越えて伝熱体9を対流させるために必要である。図12は、伝熱体9の対流シミュレーションにより、伝熱体9の上部領域9sの面積である上部面積S1と、陽極2の密閉空間の底面18の温度TE(K)との関係を求めて示すグラフである。上述したように、温度TEは1800K以下が好ましいことから、上部面積S1は、次の(3)式を満たすとよい。
S1≧40 …(3)
(3)式を満たすとき、伝熱体9の対流量が十分となり、陽極2の先端13の熱を安定して後端14へ送ることができる。
In the sealed space, the area sandwiched between the upper surface 10t of the blade 10b and the interface 8i, which occupies most of the upper area 9s (hatched area in FIG. 8) of the regulating body 10, transfers heat beyond the blade 10b. It is necessary to convect the body 9. FIG. 12 shows the relationship between the upper area S1, which is the area of the upper region 9s of the heat transfer body 9, and the temperature TE (K) of the bottom surface 18 of the sealed space of the anode 2 by convection simulation of the heat transfer body 9. It is a graph showing. As described above, since the temperature TE is preferably 1800 K or less, the upper area S1 should preferably satisfy the following formula (3).
S1≧40 (3)
When the formula (3) is satisfied, the heat transfer element 9 has a sufficient flow rate, and the heat from the front end 13 of the anode 2 can be stably transferred to the rear end 14 .

図13A及び図13Bを参照しながら、陽極2の寸法を、(2)式だけでなく、(2)式と(3)式の両方で特定することの必要性を説明する。図13Aと図13Bは、基準位置P0、最低位置P1、最高位置P2及び界面位置P3が互いに同値となるように設定されている。よって、図13Aと図13Bは、第一間隔B1、第二間隔L1及び第三間隔H1も互いに同値である。ただし、図13Aに示される陽極2では、ブレード10bの上面10tが平坦であるが、図13Bに示される陽極2では、ブレード10bの上面10tに凹凸がある。 13A and 13B, the necessity of specifying the dimensions of the anode 2 not only by the formula (2) but also by both the formulas (2) and (3) will be explained. 13A and 13B, the reference position P0, the lowest position P1, the highest position P2, and the interface position P3 are set to have the same value. Therefore, in FIGS. 13A and 13B, the first interval B1, the second interval L1 and the third interval H1 are also equivalent to each other. However, in the anode 2 shown in FIG. 13A, the upper surface 10t of the blade 10b is flat, but in the anode 2 shown in FIG. 13B, the upper surface 10t of the blade 10b is uneven.

図13Aに示される陽極2は、H1/L1が(2)式を満たすが、上部領域9sの面積S1が(3)式を満たさない、本発明の比較形態である。他方、図13Bに示される陽極2は、H1/L1が(2)式を満たし、かつ、上部面積S1が(3)式を満たす、本発明の実施形態である。よって、本発明は、(2)式だけで特定できず、(2)式と(3)式の両方で特定することが求められる。 Anode 2 shown in FIG. 13A is a comparative embodiment of the present invention in which H1/L1 satisfies formula (2), but area S1 of upper region 9s does not satisfy formula (3). On the other hand, anode 2 shown in FIG. 13B is an embodiment of the present invention in which H1/L1 satisfies formula (2) and top area S1 satisfies formula (3). Therefore, the present invention cannot be specified only by the formula (2), and is required to be specified by both the formulas (2) and (3).

上述したシミュレーション及び温度の実測は、陽極2の外径D1を40mmに、及び陽極2の密閉空間の外径D2を22mmに固定して行った結果である。しかしながら、外径D1又は外径D2が異なっても、(1)、(2)、(3)式を満たせば、温度TEを1800K以下に、かつ、温度変動幅の最大値TXを13℃以下に設定することができることを説明する。 The simulation and temperature measurement described above are the results obtained by fixing the outer diameter D1 of the anode 2 to 40 mm and the outer diameter D2 of the closed space of the anode 2 to 22 mm. However, even if the outer diameter D1 or the outer diameter D2 is different, if the formulas (1), (2), and (3) are satisfied, the temperature TE can be set to 1800 K or less, and the maximum value TX of the temperature fluctuation width can be set to 13° C. or less. Explain that you can set

陽極G(D1:40mm、D2:22mm)を基準にして、D1又はD2を変更した陽極A~Fの6個について、伝熱体9の対流シミュレーションを行った。陽極A~Fの6個の陽極は、以下の点と伝熱体9の量を除き、陽極Gと同様である。当該陽極を使用したランプの定格電流及び定格電力は、陽極のサイズに応じて最適な値を選択した。陽極A~Fの伝熱体9の量は、H1/L1の値が陽極Gのそれと同等となるように調整した。図14は、陽極A~Fを、外径D1を横軸に、外径D2を縦軸に取ったグラフとして示している。
陽極A D1:25mm、D2:15.25mm、定格電流:150A、定格電力:5kW
陽極B D1:35mm、D2:20.75mm、定格電流:175A、定格電力:10kW
陽極C D1:45mm、D2:26.25mm、定格電流:250A、定格電力:15kW
陽極D D1:25mm、D2:12.75mm、定格電流:150A、定格電力:5kW
陽極E D1:35mm、D2:17.25mm、定格電流:175A、定格電力:10kW
陽極F D1:45mm、D2:21.75mm、定格電流:250A、定格電力:15kW
Based on the anode G (D1: 40 mm, D2: 22 mm), the convection simulation of the heat transfer body 9 was performed for six anodes A to F in which D1 or D2 was changed. The six anodes, Anodes AF, are similar to Anode G, except for the following points and the amount of heat transfer material 9 . For the rated current and rated power of the lamp using the anode, optimal values were selected according to the size of the anode. The amounts of the heat conductors 9 of the anodes A to F were adjusted so that the value of H1/L1 was equivalent to that of the anode G. FIG. 14 shows the anodes A to F as a graph with the outer diameter D1 on the horizontal axis and the outer diameter D2 on the vertical axis.
Anode A D1: 25 mm, D2: 15.25 mm, rated current: 150 A, rated power: 5 kW
Anode B D1: 35 mm, D2: 20.75 mm, rated current: 175 A, rated power: 10 kW
Anode C D1: 45 mm, D2: 26.25 mm, rated current: 250 A, rated power: 15 kW
Anode D D1: 25 mm, D2: 12.75 mm, rated current: 150 A, rated power: 5 kW
Anode E D1: 35 mm, D2: 17.25 mm, rated current: 175 A, rated power: 10 kW
Anode F D1: 45 mm, D2: 21.75 mm, rated current: 250 A, rated power: 15 kW

伝熱体9の対流シミュレーションの結果、陽極Gと同じように(1)、(2)、(3)式を満たせば、陽極A~Fの6個の陽極も、温度TEを1800K以下に、かつ、温度変動幅の最大値TXを13℃以下にできた。これより、図14のグラフにおける、本体5の外径D1及び密閉空間の外径D2の関係が四角形ADFC内に位置する範囲においても、(1)、(2)、(3)式を満たすことにより、温度TEを1800K以下に、かつ、温度変動幅の最大値TXを13℃以下となる。 As a result of the convection simulation of the heat transfer body 9, if the equations (1), (2), and (3) are satisfied in the same way as the anode G, the six anodes A to F also have a temperature TE of 1800 K or less, In addition, the maximum value TX of the temperature variation range was reduced to 13°C or less. Therefore, even in the range where the relationship between the outer diameter D1 of the main body 5 and the outer diameter D2 of the closed space in the graph of FIG. As a result, the temperature TE becomes 1800 K or less, and the maximum value TX of the temperature fluctuation range becomes 13° C. or less.

陽極A~Cを通る直線f11は、D2=0.55×D1+1.5で表される。陽極D~Fを通る直線f12は、D2=0.45×D1+1.5で表される。これより、陽極2の外径D1及び密閉空間の外径D2は、以下の(4)式を満たすとよい。
0.45×D1+1.5 ≦ D2 ≦ 0.55×D1+1.5 …(4)
A straight line f11 passing through the anodes A to C is expressed by D2=0.55×D1+1.5. A straight line f12 passing through the anodes D to F is expressed by D2=0.45×D1+1.5. Therefore, the outer diameter D1 of the anode 2 and the outer diameter D2 of the sealed space preferably satisfy the following formula (4).
0.45×D1+1.5≦D2≦0.55×D1+1.5 (4)

また、外径D1は、以下の(5)式を満たすとよい。
25 ≦ D1 ≦ 45 …(5)
In addition, the outer diameter D1 preferably satisfies the following formula (5).
25≦D1≦45 (5)

[製造された陽極から寸法設計値を求める方法]
製造された陽極2から寸法設計値を求める方法について述べる。以下に述べる方法は、放電ランプの製造後に、使用又は試験のために点灯された放電ランプ内の陽極2の寸法設計値を求める際、界面8iが平坦でない場合に、伝熱体9の界面位置P3を求めるのに特に適している。
[Method for obtaining dimensional design values from manufactured anodes]
A method for obtaining dimensional design values from the manufactured anode 2 will be described. In the method described below, when determining the dimensional design values of the anode 2 in the discharge lamp that is lit for use or testing after manufacturing the discharge lamp, if the interface 8i is not flat, the interface position of the heat conductor 9 It is particularly suitable for determining P3.

界面8iが平坦にならない主な理由を説明する。放電ランプ100の製造後に、使用又は試験のために点灯された放電ランプ100の陽極2は、その内部の伝熱体9が一度溶融している。消灯に伴い陽極2が冷却される際、陽極2の表面から陽極2の内部に向かって温度が低下していく。その結果、凝固に伴う熱収縮のタイミングが、陽極2の表面と陽極2の内部との間で異なるため、図15に示すように、伝熱体9とガス空間8の界面8iが中心軸Z1付近で凹むことがある。 The main reason why the interface 8i is not flat will be explained. After the discharge lamp 100 is manufactured, the anode 2 of the discharge lamp 100 that is lit for use or testing has the heat conductor 9 inside it melted once. When the anode 2 is cooled as the light is turned off, the temperature decreases from the surface of the anode 2 toward the inside of the anode 2 . As a result, the timing of thermal contraction due to solidification is different between the surface of the anode 2 and the inside of the anode 2. Therefore, as shown in FIG. There may be dents in the vicinity.

製造された陽極2から寸法設計値を求めるには、以下の手順に従う。
(手順1)陽極2を放電ランプから取り出し、陽極2の外径D1を計測する。密閉空間の比較的上方のガス空間8(伝熱体9が含まれていない部分)で、容器5aをXY平面に沿って切断し、伝熱体9、規制体10を含む第一電極部分と、蓋5bを含む第二電極部分とに分ける。
To obtain the dimensional design values from the manufactured anode 2, the following procedure is followed.
(Procedure 1) The anode 2 is removed from the discharge lamp, and the outer diameter D1 of the anode 2 is measured. In the gas space 8 (the portion not containing the heat transfer body 9) relatively above the sealed space, the container 5a is cut along the XY plane to form a first electrode portion including the heat transfer body 9 and the regulating body 10. , and the second electrode portion including the lid 5b.

(手順2)第一電極部分の重量aを測定する。また、切断面から伝熱体9を微小量採取し、成分の分析と密度ρを推定する。成分の分析には、例えば、蛍光X線装置等を使用しても構わない。 (Procedure 2) Measure the weight a of the first electrode portion. Also, a minute amount of the heat transfer element 9 is sampled from the cut surface, and the components are analyzed and the density ρ is estimated. For analysis of the components, for example, a fluorescent X-ray device or the like may be used.

(手順3)第一電極部分を、陽極2が溶解せず、伝熱体9が溶解する液体に浸漬し、第一電極部分から、伝熱体9を溶解し規制体10を取り外す。このような液体として、例えば、陽極2がタングステンであり、伝熱体9が銀である場合には、硝酸が使用される。そして、第一電極部分から、伝熱体9を除き、規制体10を含む重量bを測定する。これにより、伝熱体9の体積VMは、(6)式により求められる。
VM=(a-b)/ρ …(6)
(Procedure 3) The first electrode portion is immersed in a liquid in which the anode 2 does not dissolve but the heat transfer member 9 dissolves, the heat transfer member 9 dissolves, and the regulator 10 is removed from the first electrode portion. As such a liquid, for example, nitric acid is used when the anode 2 is tungsten and the heat conductor 9 is silver. Then, from the first electrode portion, the heat transfer body 9 is removed and the weight b including the regulating body 10 is measured. As a result, the volume VM of the heat transfer body 9 is obtained by the formula (6).
VM=(ab)/ρ (6)

(手順4)ブレード10bの高さである第二間隔L1と、陽極2の密閉空間の外径D2と、基準位置P0と、ブレード10bの最低位置P1とを測定する。基準位置P0と最低位置P1から第一間隔B1を求める。最低位置P1と第二間隔L1からブレードの最高位置P2を求める。 (Step 4) Measure the second distance L1, which is the height of the blade 10b, the outer diameter D2 of the closed space of the anode 2, the reference position P0, and the lowest position P1 of the blade 10b. A first interval B1 is obtained from the reference position P0 and the lowest position P1. A highest position P2 of the blade is obtained from the lowest position P1 and the second interval L1.

(手順5)陽極2の密閉空間に、規制体10と、伝熱体9の体積VMと同じ体積の液体(例えば、水)を入れて、液面を水平に保つ。このときの液面の位置を伝熱体9とガス空間8の界面8iの位置P3とみなす。規制体10の最高位置P2と伝熱体9の界面位置P3から第三間隔H1を求める。第三間隔H1、密閉空間の外径D2と、規制体10の形状の寸法測定結果から、上部面積S1を求める。 (Procedure 5) The closed space of the anode 2 is filled with the regulator 10 and a liquid (for example, water) having the same volume as the volume VM of the heat transfer body 9, and the liquid surface is kept horizontal. The position of the liquid surface at this time is regarded as the position P3 of the interface 8i between the heat transfer body 9 and the gas space 8. FIG. A third gap H1 is obtained from the highest position P2 of the regulating body 10 and the interface position P3 of the heat transfer body 9 . The upper area S1 is obtained from the third gap H1, the outer diameter D2 of the sealed space, and the dimensional measurement result of the shape of the restrictor 10. FIG.

なお、詳細は後述するが、規制体10を構成する複数のブレード10bが互いに異なる形状を有していても構わない。斯かる規制体10は、上部面積S1がブレード10bによって異なる場合がある。その場合には、上部面積S1が最も大きくなるブレード10bを選択して、選択したブレード10bから最高位置P2と上部面積S1を設定する。 Although the details will be described later, the plurality of blades 10b forming the regulating body 10 may have different shapes. Such a regulator 10 may have different top areas S1 depending on the blade 10b. In that case, the blade 10b with the largest upper area S1 is selected, and the highest position P2 and the upper area S1 are set from the selected blade 10b.

[規制体の変形例]
図16、図17及び図18は、規制体の変形例を示す図である。これらの図は、規制体を-Z方向に見た図である。
[Modified example of regulator]
16, 17 and 18 are diagrams showing modifications of the restrictor. These figures are views of the regulator viewed in the -Z direction.

図16に示された規制体20は、中心軸Z1を中心に2枚のブレード20bが径方向に延びるともに、2枚のブレード20bが一方向に並んでいる。この規制体20は一枚の板から構成されても構わない。しかし、一枚の板から構成される場合であっても、当図に示されたブレード20bの枚数は、2枚と数える。伝熱体9の対流により規制体20は傾くことがあるが、ブレード20bが密閉空間の内壁15に接触すると、それ以上規制体20が傾くことを抑制する。 The regulating body 20 shown in FIG. 16 has two blades 20b radially extending about the central axis Z1 and the two blades 20b are arranged in one direction. The regulation body 20 may be composed of a single plate. However, the number of blades 20b shown in this drawing is counted as two, even if it is composed of a single plate. Although the regulation body 20 may be tilted due to the convection of the heat transfer body 9, when the blade 20b comes into contact with the inner wall 15 of the closed space, further tilting of the regulation body 20 is suppressed.

図17に示された規制体30は、中心軸Z1を中心に3枚のブレード30bが径方向に延びるともに、そのうち2枚のブレード30bが一方向に並んでいる。当図に示されたブレード30bの枚数は、3枚と数える。ブレード30bの数が3枚の規制体30は、ブレードの数が2枚である規制体20よりも、規制体30が傾くことを抑制しやすい。 The restricting body 30 shown in FIG. 17 has three blades 30b radially extending around the central axis Z1, and two of the blades 30b are arranged in one direction. The number of blades 30b shown in this drawing is counted as three. The regulation body 30 having three blades 30b is more likely to suppress tilting of the regulation body 30 than the regulation body 20 having two blades.

図18に示された規制体40は、中心軸Z1を中心に3枚のブレード40bが、互いに等角度をなすように径方向に延びている。当図に示されたブレード40bの枚数は3枚と数える。ブレード40bが互いに等角度をなすため、規制体40の傾きを、規制体20及び規制体30よりも抑制できる。 The restricting body 40 shown in FIG. 18 has three blades 40b extending radially about the central axis Z1 so as to form equal angles with each other. The number of blades 40b shown in this drawing is counted as three. Since the blades 40 b form an equal angle with each other, the inclination of the restricting body 40 can be suppressed more than the restricting bodies 20 and 30 .

また、規制体10をY方向(側方)からみたとき、ブレード10bの上面10tにテーパ面が無くても構わない。規制体10をY方向からみたとき、ブレード10bは矩形でも構わないし、図13Bのようにブレード10bの上面10tが凹凸を備えていても構わない。 Further, when the regulating body 10 is viewed from the Y direction (side), the upper surface 10t of the blade 10b may not have a tapered surface. When the regulator 10 is viewed from the Y direction, the blade 10b may be rectangular, or the upper surface 10t of the blade 10b may be uneven as shown in FIG. 13B.

規制体10の中で、ブレード10bが互いに異なる形状を有していても構わない。例えば、中心軸Z1を通るXZ平面での断面を見たとき、図8に示すように、テーパを有し、かつ、第二間隔L1が16mmのブレード10bであるが、中心軸Z1を通るYZ平面での断面を見たとき、図19に示すように、テーパを有さない矩形であり、かつ、第二間隔L1が14mmのブレード10bであるような規制体10でも構わない。 The blades 10b in the regulating body 10 may have different shapes. For example, when looking at the cross section on the XZ plane passing through the central axis Z1, as shown in FIG. As shown in FIG. 19, the restricting body 10 may be a blade 10b having a rectangular shape with no taper and a second interval L1 of 14 mm when viewed in plan view.

[密閉空間の形状]
図20は陽極2の本体5の変形例である。図20では本体5のみを示している。当図に示すように、中心軸Z1を通る断面図において、対向する二つの内壁15が接続される底面18は、曲面から構成されている。角度の変化する面が、角を有さず曲面で構成されると、伝熱体9の対流の停滞又は乱流を抑制できる。また、点灯時の伝熱体9の膨張による応力集中を回避することもできる。底面18は、少なくとも一部分が曲面(角のない面)で構成されても構わない。
[Shape of closed space]
FIG. 20 shows a modification of the main body 5 of the anode 2. FIG. FIG. 20 only shows the main body 5 . As shown in this drawing, in a cross-sectional view passing through the central axis Z1, the bottom surface 18 to which the two opposing inner walls 15 are connected is formed of a curved surface. The stagnation or turbulence of the convection of the heat transfer body 9 can be suppressed by forming the curved surface without corners. Also, stress concentration due to expansion of the heat transfer member 9 during lighting can be avoided. At least a portion of the bottom surface 18 may be configured with a curved surface (a surface without corners).

以上で、実施形態及び変形例を説明した。本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上述の実施形態及び変形例に、種々の改良又は変更を施すことができる。 The embodiments and modifications have been described above. The present invention is by no means limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made to the above-described embodiments and modifications without departing from the scope of the present invention.

上記では、陽極2が、伝熱体9及び規制体10を有する例について述べたが、陽極2と同様に、陰極3が規制体10及び伝熱体9を有していても構わない。放電ランプ100は、陰極3が陽極2より上方に位置するように配置しても構わない。放電ランプ100は、陽極2と陰極3が水平方向に並ぶように配置しても構わない。 Although an example in which the anode 2 has the heat transfer body 9 and the heat transfer body 10 has been described above, the cathode 3 may have the heat transfer body 10 and the heat transfer body 9 in the same manner as the anode 2 . The discharge lamp 100 may be arranged such that the cathode 3 is positioned above the anode 2 . The discharge lamp 100 may be arranged so that the anode 2 and the cathode 3 are arranged horizontally.

上記では、陽極2の本体5、陽極2の密閉空間内の規制体10、リード棒4、陰極3及び発光管1が、共通する中心軸Z1を有していたが、必ずしも各パーツの中心軸が共通の軸を有していなくても構わない。 In the above, the main body 5 of the anode 2, the regulator 10 in the closed space of the anode 2, the lead rod 4, the cathode 3 and the arc tube 1 have a common central axis Z1, but the central axis of each part is not necessarily the same. may not have a common axis.

以下の寸法を有し、以下の条件以外は上述したシミュレーション条件と同様の寸法を有する陽極2を作製した。そして、この陽極2は、上記(1)~(5)式を満たす。
第一間隔B1:6.2mm
第二間隔L1:16mm
第三間隔H1:14mm
陽極2の外径D1:40mm
陽極2の密閉空間の外径D2:22mm
陽極2の肉厚:9.0mm
陽極2内の伝熱体9の封入量:11.4cm
An anode 2 having the following dimensions and having the same dimensions as the simulation conditions described above except for the following conditions was fabricated. This anode 2 satisfies the above formulas (1) to (5).
First interval B1: 6.2 mm
Second interval L1: 16 mm
Third interval H1: 14 mm
Outer diameter D1 of anode 2: 40 mm
Outer diameter D2 of closed space of anode 2: 22 mm
Thickness of anode 2: 9.0 mm
Amount of heat transfer element 9 enclosed in anode 2: 11.4 cm 3

この陽極2を備える放電ランプ100を、上述した定格電力にて基準時間点灯させたところ、規格値を超える照度を維持することを確認した。その後、点灯15分、消灯12分を1セットとして、点灯と消灯を30セット繰り返したが、その間、照度が規格値を下回ることはなかった。試験終了後、陽極2を解体して陽極2の本体5を確認したところ、本体5に破損は確認されなかった。これより、放電ランプ100の寿命が向上することが推定される。 When the discharge lamp 100 provided with this anode 2 was lit for the reference time at the above rated power, it was confirmed that the illuminance exceeding the standard value was maintained. After that, 30 sets of lighting and extinguishing were repeated with 15 minutes of lighting and 12 minutes of extinguishing as one set, during which the illuminance did not fall below the standard value. After the test was completed, the anode 2 was dismantled and the main body 5 of the anode 2 was checked. From this, it is estimated that the life of the discharge lamp 100 is improved.

以下の寸法を有し、以下の条件以外は上述したシミュレーション条件と同様の寸法を有する陽極3を作製した。そして、この陽極2は、上記(1)、(3)~(5)式を満たすが、H1/L1=1.3となり(2)式を満たさない。
第一間隔B1:6.2mm
第二間隔L1:13mm
第三間隔H1:17mm
陽極2の外径D1:40mm
陽極2の密閉空間の外径D2:22mm
陽極2の肉厚:9.0mm
陽極2内の伝熱体9の封入量:11.4cm
An anode 3 having the following dimensions and having the same dimensions as the simulation conditions described above except for the following conditions was fabricated. Although this anode 2 satisfies the above expressions (1) and (3) to (5), H1/L1=1.3 and does not satisfy the expression (2).
First interval B1: 6.2 mm
Second interval L1: 13 mm
Third interval H1: 17 mm
Outer diameter D1 of anode 2: 40 mm
Outer diameter D2 of closed space of anode 2: 22 mm
Thickness of anode 2: 9.0 mm
Amount of heat transfer element 9 enclosed in anode 2: 11.4 cm 3

この陽極2を備える放電ランプ100を、上述した定格電力にて点灯させたところ、温度変動幅の最大値TXが、基準値(13℃)を超える16℃となった。そして、放電ランプ100を基準時間点灯させている最中に、底面に穴開きが発生した。これは、温度変動幅が基準値を超えたことにより、クリープ変形により底面が変形したことが原因であると推定される。 When the discharge lamp 100 having this anode 2 was lit at the above-described rated power, the maximum value TX of the temperature fluctuation range was 16° C., exceeding the reference value (13° C.). Then, while the discharge lamp 100 was being lit for the reference time, a hole was formed in the bottom surface. It is presumed that this is because the bottom surface was deformed by creep deformation due to the temperature fluctuation width exceeding the reference value.

1 :発光管
2 :陽極
3 :陰極
4 :リード棒
5 :本体
5a :容器
5b :蓋
8 :ガス空間
8i :界面
9 :伝熱体
9s :上部領域
10 :規制体
10b :ブレード
10t :(ブレードの)上面
10t1 :平面
10t2 :テーパ面
10u :(ブレードの)下面
11 :封止管
12 :口金
13 :先端
14 :後端
15 :内壁
20、30、40 :規制体
20b、30b、40b :ブレード
100 :放電ランプ
B1 :第一間隔
D1 :外径
D2 :外径
G1 :隙間
H1 :第三間隔
L1 :第二間隔
P0 :基準位置
P1 :最低位置
P2 :最高位置
P3 :界面位置
S1 :上部面積
T1 :厚み
Z1 :中心軸
1: arc tube 2: anode 3: cathode 4: lead rod 5: main body 5a: container 5b: lid 8: gas space 8i: interface 9: heat transfer element 9s: upper region 10: regulator 10b: blade 10t: (blade of) upper surface 10t1: flat surface 10t2: tapered surface 10u: lower surface (of blade) 11: sealing tube 12: mouthpiece 13: tip 14: rear end 15: inner wall 20, 30, 40: regulator 20b, 30b, 40b: blade 100: Discharge lamp B1: First interval D1: Outer diameter D2: Outer diameter G1: Gap H1: Third interval L1: Second interval P0: Reference position P1: Lowest position P2: Highest position P3: Interface position S1: Upper area T1: thickness Z1: central axis

Claims (5)

軸方向に対向配置される一対の電極を内部に有する放電ランプにおいて、
前記一対の電極のうち、少なくとも一つの電極は、
密閉空間を有する本体と、
前記密閉空間内に、前記本体を構成する材料よりも融点の低い伝熱体と、
前記密閉空間内に、前記伝熱体より融点の高い材料で構成され、前記伝熱体の対流を規制する規制体と、
前記密閉空間内に、前記伝熱体に接するガス空間と、を備え、
前記規制体は、前記軸方向及び前記軸方向に直交する径方向に延在するブレードを少なくとも一枚含み、
前記少なくとも一つの電極の先端を下に、後端を上になるように配置して、前記密閉空間の底面における前記軸方向の最低位置を基準位置P0とし、前記底面に最も近い前記ブレードの端部位置を前記ブレードの最低位置P1とし、前記底面に最も遠い前記ブレードの端部位置を前記ブレードの最高位置P2とし、前記伝熱体と前記ガス空間との界面の前記軸方向の位置を界面位置P3とするとき、
前記基準位置P0と前記最低位置P1との前記軸方向における間隔である第一間隔B1(mm)、前記最低位置P1と前記最高位置P2との前記軸方向における間隔である第二間隔L1(mm)、前記最高位置P2と前記界面位置P3との前記軸方向における間隔である第三間隔H1(mm)、及び、前記軸方向である軸を含む断面における、前記最低位置P1と前記界面とに挟まれた伝熱体の充填領域である、前記伝熱体の上部面積S1(mm)は、以下の(1)~(3)式を満たす
3≦B1≦15 …(1)
0.0≦H1/L1≦1.0 …(2)
S1≧40 …(3)
ことを特徴とする、放電ランプ。
In a discharge lamp having therein a pair of electrodes arranged opposite to each other in the axial direction,
At least one of the pair of electrodes is
a main body having an enclosed space;
a heat transfer body having a melting point lower than that of the material forming the main body in the closed space;
a regulating body made of a material having a melting point higher than that of the heat transfer body and regulating convection of the heat transfer body in the closed space;
a gas space in contact with the heat transfer body in the sealed space,
the regulating body includes at least one blade extending in the axial direction and in a radial direction orthogonal to the axial direction;
The tip of the at least one electrode is arranged downward and the rear end is arranged upward, the lowest position in the axial direction on the bottom surface of the sealed space is defined as a reference position P0, and the edge of the blade closest to the bottom surface. The position of the blade is the lowest position P1 of the blade, the end position of the blade farthest from the bottom surface is the highest position P2 of the blade, and the position of the interface between the heat transfer body and the gas space in the axial direction is the interface When the position is P3,
A first interval B1 (mm), which is the interval in the axial direction between the reference position P0 and the lowest position P1, and a second interval L1 (mm), which is the interval in the axial direction between the lowest position P1 and the highest position P2. ), a third interval H1 (mm) that is the interval in the axial direction between the highest position P2 and the interface position P3, and the lowest position P1 and the interface in a cross section including the axis in the axial direction The upper area S1 (mm 2 ) of the heat conductor, which is the filling region of the sandwiched heat conductor, satisfies the following equations (1) to (3): 3≦B1≦15 (1)
0.0≦H1/L1≦1.0 (2)
S1≧40 (3)
A discharge lamp characterized by:
前記ブレードを3枚以上備えることを特徴とする、請求項1に記載の放電ランプ。 2. The discharge lamp according to claim 1, comprising three or more blades. 前記密閉空間の前記底面は、曲面を含むことを特徴とする、請求項1に記載の放電ランプ。 2. The discharge lamp of claim 1, wherein the bottom surface of the closed space includes a curved surface. 前記本体の外径をD1とし、前記密閉空間の外径をD2とするとき、以下の(4)式を満たす
0.45×D1+1.5 ≦ D2 ≦ 0.55×D1+1.5 …(4)
ことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の放電ランプ。
When the outer diameter of the main body is D1 and the outer diameter of the closed space is D2, the following expression (4) is satisfied: 0.45×D1+1.5≦D2≦0.55×D1+1.5 (4)
The discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
放電ランプに使用される電極であって、前記電極は、
密閉空間を有する本体と、
前記密閉空間内に、前記本体を構成する材料よりも融点の低い伝熱体と、
前記密閉空間内に、前記伝熱体より融点の高い材料で構成され、前記伝熱体の対流を規制する規制体と、
前記密閉空間内に、前記伝熱体に接するガス空間と、を備え、
前記規制体は、前記軸方向及び前記軸方向に直交する径方向に延在するブレードを少なくとも一枚含み、
前記少なくとも一つの電極の先端を下に、後端を上になるように配置して、前記密閉空間の底面における前記軸方向の最低位置を基準位置P0とし、前記底面に最も近い前記ブレードの端部位置を前記ブレードの最低位置P1とし、前記底面に最も遠い前記ブレードの端部位置を前記ブレードの最高位置P2とし、前記伝熱体と前記ガス空間との界面の前記軸方向の位置を界面位置P3とするとき、
前記基準位置P0と前記最低位置P1との前記軸方向における間隔である第一間隔B1(mm)、前記最低位置P1と前記最高位置P2との前記軸方向における間隔である第二間隔L1(mm)、前記最高位置P2と前記界面位置P3との前記軸方向における間隔である第三間隔H1(mm)、及び、前記軸方向である軸を含む断面における、前記最低位置P1と前記界面とに挟まれた伝熱体の充填領域である、伝熱体の上部面積S1(mm)は、以下の(1)~(3)式を満たす
3≦B1≦15 …(1)
0.0≦H1/L1≦1.0 …(2)
S1≧40 …(3)
ことを特徴とする、電極。
An electrode for use in a discharge lamp, said electrode comprising:
a main body having an enclosed space;
a heat transfer body having a melting point lower than that of the material forming the main body in the closed space;
a regulating body made of a material having a melting point higher than that of the heat transfer body and regulating convection of the heat transfer body in the closed space;
a gas space in contact with the heat transfer body in the sealed space,
the regulating body includes at least one blade extending in the axial direction and in a radial direction orthogonal to the axial direction;
The tip of the at least one electrode is arranged downward and the rear end is arranged upward, the lowest position in the axial direction on the bottom surface of the sealed space is defined as a reference position P0, and the edge of the blade closest to the bottom surface. The position of the blade is the lowest position P1 of the blade, the end position of the blade farthest from the bottom surface is the highest position P2 of the blade, and the position of the interface between the heat transfer body and the gas space in the axial direction is the interface When the position is P3,
A first interval B1 (mm), which is the interval in the axial direction between the reference position P0 and the lowest position P1, and a second interval L1 (mm), which is the interval in the axial direction between the lowest position P1 and the highest position P2. ), a third interval H1 (mm) that is the interval in the axial direction between the highest position P2 and the interface position P3, and the lowest position P1 and the interface in a cross section including the axis in the axial direction The upper area S1 (mm 2 ) of the heat conductor, which is the filled region of the sandwiched heat conductor, satisfies the following equations (1) to (3): 3≦B1≦15 (1)
0.0≦H1/L1≦1.0 (2)
S1≧40 (3)
An electrode characterized by:
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