JP4548290B2 - 放電ランプ - Google Patents
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Description
この発明は、放電ランプに関する。特に、投影装置、光化学反応装置、検査装置の光源として用いられるショートアーク型放電ランプに関する。
放電ランプは、発光物質、電極間距離、発光管内圧力という観点から幾つかのランプに分類でき、このうち発光物質ではキセノンガスを発光物質とするキセノンランプ、水銀を発光物質とする水銀ランプ、水銀以外の希土類金属などを発光物質とするメタルハライドランプなどがある。
また、電極間距離という観点では、ショートアーク型放電ランプやロングアーク型放電ランプがあり、さらに発光管内の蒸気圧という観点では、低圧放電ランプ、高圧放電ランプ、超高圧放電ランプなどが存在する。
このうち、ショートアーク型高圧水銀ランプについて言えば、耐熱温度の高い石英ガラスを発光管として、その内部にタングステン製の電極が２〜２０ｍｍ程度の間隙をもって配置されており、さらに、発光管内部には発光物質として点灯時蒸気圧が１０５Ｐａ〜１０７Ｐａになる水銀やアルゴンなどのガスが封入されている。
このショートアーク型高圧水銀ランプは、電極間距離が短くて高輝度が得られるという利点を有することから、従来からリソグラフィーの露光用光源に広く使用されてきた。
その一方で、近年は、半導体ウエハーのみならず、液晶基板、特に、大面積の液晶ディスプレイに使う液晶基板の露光用光源として注目されており、製造工程におけるスループットを高める観点から光源であるランプとしても大出力化が強く求められている。
放電ランプの大出力化により定格消費電力が大きくなると、放電ランプに流れる電流値は、電流、電圧の設計値にもよるが、大体の場合においては大きくなる。
このため、電極（特に、直流点灯における陽極）は、電子衝突を受ける量が多くなり、容易に昇温して溶融するという問題が生じやすくなる。
また、陽極に限られず、垂直方向に配置する放電ランプにおいては、上側に位置される電極が、発光管内の熱対流などの影響を受けて、アークからの熱を受け易くなり、同様に高温化して溶融するという問題があった。
このため、電極（特に、直流点灯における陽極）は、電子衝突を受ける量が多くなり、容易に昇温して溶融するという問題が生じやすくなる。
また、陽極に限られず、垂直方向に配置する放電ランプにおいては、上側に位置される電極が、発光管内の熱対流などの影響を受けて、アークからの熱を受け易くなり、同様に高温化して溶融するという問題があった。
また、電極、特に、その先端部分が溶融すると、アークが不安定になるばかりでなく、電極を構成する物質が蒸発して発光管の内表面に付着して放射出力が低下するという問題も生じる。
このような現象は、ショートアーク型高圧水銀ランプに限るものではなく、放電ランプを大出力化する場合に、一般的に生ずる問題であって、従来は、放電ランプの電極の表面にタングステンの焼結体よりなる放熱層を設ける技術が提案されており、また、さらに大出力の放電ランプにおいては、電極の内部に密閉空間を形成し、この空間内に金、銀、銅などの伝熱体を封入して、電極の先端部が高温化しても伝熱体の高い熱輸送効果により、電極の軸方向に熱を逃がして電極の溶融を防止する技術が提案されている。
このような現象は、ショートアーク型高圧水銀ランプに限るものではなく、放電ランプを大出力化する場合に、一般的に生ずる問題であって、従来は、放電ランプの電極の表面にタングステンの焼結体よりなる放熱層を設ける技術が提案されており、また、さらに大出力の放電ランプにおいては、電極の内部に密閉空間を形成し、この空間内に金、銀、銅などの伝熱体を封入して、電極の先端部が高温化しても伝熱体の高い熱輸送効果により、電極の軸方向に熱を逃がして電極の溶融を防止する技術が提案されている。
図１を用いて、電極の内部の密閉空間に金、銀、銅などの伝熱体を封入した放電ランプを説明する。
図１は、放電ランプの全体構造を示す概略図である。
発光管１０は石英ガラスからなり、略球状の発光部１１の両端には封止部１２が一体に連設されている。この発光部１１には陽極２および陰極３が対向配置している。
そして、発光部１１には、水銀、キセノン、アルゴンなどの発光物質や始動用ガスが所定量封入され、外部電源より電力が供給されると、陽極２と陰極３でアーク放電することにより発光する。
図１は、放電ランプの全体構造を示す概略図である。
発光管１０は石英ガラスからなり、略球状の発光部１１の両端には封止部１２が一体に連設されている。この発光部１１には陽極２および陰極３が対向配置している。
そして、発光部１１には、水銀、キセノン、アルゴンなどの発光物質や始動用ガスが所定量封入され、外部電源より電力が供給されると、陽極２と陰極３でアーク放電することにより発光する。
図１３は、従来の放電ランプの陽極の断面図である。
陽極２は、電極本体２０とその内部に伝熱体Ｍを有する構造をしている。電極本体２０はタングステンであり、内部に密閉空間Ｓが形成される容器形状をしたものであり、伝熱体Ｍは電極本体２０の内部に気密に封入された金、銀、銅などの金属である。
陽極２は、電極本体２０とその内部に伝熱体Ｍを有する構造をしている。電極本体２０はタングステンであり、内部に密閉空間Ｓが形成される容器形状をしたものであり、伝熱体Ｍは電極本体２０の内部に気密に封入された金、銀、銅などの金属である。
電極本体２０の一部には、電極本体２０の内部につながるガス導入用貫通孔２１が形成されている。このガス導入用貫通孔２１は、密閉空間Ｓに伝熱体を流し込む孔であると共に、密閉空間Ｓ内に希ガスを封入するための孔である。
希ガスは電極本体２０内に１気圧以上入れる場合と、１気圧以下入れる場合があり、１気圧以上入れる場合は、密閉空間Ｓの内容積に対して伝熱体Ｍが５０％以上封入されている場合であり、伝熱体Ｍと密閉空間の内表面との界面において気泡の発生を防止するものであり、気泡による熱輸送のロスを低減するものである。
一方、希ガスを１気圧以下入れる場合は、密閉空間Ｓの内容積に対して伝熱体Ｍの封入量が少ない場合であり、この場合、大気圧より低い圧力状態にすることにより伝熱体Ｍの沸騰を促進させ、これにより沸騰伝達による熱輸送効果を向上させるものである。
一方、希ガスを１気圧以下入れる場合は、密閉空間Ｓの内容積に対して伝熱体Ｍの封入量が少ない場合であり、この場合、大気圧より低い圧力状態にすることにより伝熱体Ｍの沸騰を促進させ、これにより沸騰伝達による熱輸送効果を向上させるものである。
そして、密閉空間Ｓ内に伝熱体と希ガスを封入した後、ガス導入用貫通孔２１内に封止材Ｔとしてロウ材等の金属あるいは金属合金を用いてガス導入用貫通孔２１を封止するものである。
特開２００４−００６２４６号
しかしながら、ランプ点灯中、陽極の温度は先端部で２０００℃以上、ガス導入用貫通孔のある後端部で１７００℃と高温状態になっており、ガス導入用貫通孔２１を封止する封止材Ｔも高温状態となっており、陽極の温度によっては、封止材Ｔが蒸発して発光部内に不純物として飛散し、発光管を黒化させたり、不必要な発光を起こし発光効率が低下するという問題が発生する恐れがあった。
さらには、封止材Ｔが蒸発して、ガス導入用貫通孔２１が出現した場合、密閉空間Ｓ内の伝熱体が発光管内に漏れ出し、ランプとして機能しなくなるという問題が発生する恐れがあった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、電極内部の密閉空間に伝熱体を封入した放電ランプであって、電極の温度上昇を確実に抑制でき、従って、電極が溶融することがなく、発光管が黒化せず放射出力の減衰がない放電ランプを提供することにある。
請求項１に記載の放電ランプは、発光管の内部に一対の電極が対向配置された放電ランプにおいて、少なくとも一方の電極は、内部に密閉空間が形成された電極本体と、この密閉空間に封入された伝熱体とを備えてなり、前記電極本体には、電極本体外部と内部の密閉空間につながるガス導入用貫通孔が形成されており、前記ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口は、溶融により封止されていることを特徴とする。
請求項２に記載の放電ランプは、請求項１に記載の放電ランプであって、特に、前記ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口の周縁は薄肉部となっていることを特徴とする。
請求項３に記載の放電ランプは、請求項１に記載の放電ランプであって、特に、前記電極本体は胴体部と蓋部からなり、前記蓋部は、電極軸が一体に形成され、当該電極軸に前記ガス導入用貫通孔が形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の放電ランプは、請求項２に記載の放電ランプであって、特に、前記薄肉部は、放電加熱、レーザ加熱、電子線加熱のいずれかによって溶融されて前記ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口が封止されていることを特徴とする。
本発明の放電ランプによれば、電極本体の内部に形成された密閉空間につながるガス導入用貫通孔を封止する際に、ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口を溶融して封止する構造であるために、ガス導入用貫通孔を封止するための封止材が不要になり、封止材の蒸発などの問題が起こらない。
ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口の周縁は薄肉部となっており、この薄肉部は、電極本体の一部よりなりものであり、陽極の温度が上がっても薄肉部が溶融した封止部分が溶融することがなく、密閉空間内の伝熱体が電極本体の外部に漏れ出すことがないものである。
ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口の周縁は薄肉部となっており、この薄肉部は、電極本体の一部よりなりものであり、陽極の温度が上がっても薄肉部が溶融した封止部分が溶融することがなく、密閉空間内の伝熱体が電極本体の外部に漏れ出すことがないものである。
この結果、電極本体の密閉空間内の伝熱体によって、電極先端部の熱が軸方向に確実に逃げることになり、電極の温度上昇を抑制し、電極が溶融することがなく、発光管が黒化せず放射出力の減衰がない放電ランプとなる。
本発明の放電ランプを、図１を用いて説明する。
発光管１０は石英ガラスからなり、略球状の発光部１１の両端には封止部１２が一体に連設されている。この発光部１１には陽極２および陰極３が対向配置されている。
そして、発光部１１には、水銀、キセノン、アルゴンなどの発光物質や始動用ガスが所定量封入され、外部電源より電力が供給されると、陽極２と陰極３でアーク放電することにより発光する。
発光管１０は石英ガラスからなり、略球状の発光部１１の両端には封止部１２が一体に連設されている。この発光部１１には陽極２および陰極３が対向配置されている。
そして、発光部１１には、水銀、キセノン、アルゴンなどの発光物質や始動用ガスが所定量封入され、外部電源より電力が供給されると、陽極２と陰極３でアーク放電することにより発光する。
図２は、本願発明の放電ランプの陽極の断面図である。
陽極２は、電極本体２０とその内部に伝熱体Ｍを有する構造をしている。電極本体２０はタングステンであり、内部に密閉空間Ｓが形成される容器形状をしたものであり、伝熱体Ｍは電極本体２０の内部に気密に封入された金、銀、銅などの金属である。
陽極２は、電極本体２０とその内部に伝熱体Ｍを有する構造をしている。電極本体２０はタングステンであり、内部に密閉空間Ｓが形成される容器形状をしたものであり、伝熱体Ｍは電極本体２０の内部に気密に封入された金、銀、銅などの金属である。
次に、本願発明の放電ランプの陽極の製造工程を図３を用いて説明する。
図３に示すように、電極本体２０は、タングステン製の胴体部２０ａとタングステン製の蓋部２０ｂからなり、胴体部２０ａは原材料のタングステン棒から所定の長さを切り出し、切削加工により先端部をテーパー状に加工すると共に穴形成加工により密閉空間Ｓとなる穴を開けたものである。また、蓋部２０ｂは、先端側が胴体部２０ａの穴に入り込むように凸状になっており、胴体部２０ａに所定量の伝熱体Ｍを入れた後、蓋部２０ｂの先端側の凸状部分を胴体部２０ａに嵌め込み、蓋部２０ｂの側周面と胴体部２０ａを接合して電極本体２０を構成するものである。
図３に示すように、電極本体２０は、タングステン製の胴体部２０ａとタングステン製の蓋部２０ｂからなり、胴体部２０ａは原材料のタングステン棒から所定の長さを切り出し、切削加工により先端部をテーパー状に加工すると共に穴形成加工により密閉空間Ｓとなる穴を開けたものである。また、蓋部２０ｂは、先端側が胴体部２０ａの穴に入り込むように凸状になっており、胴体部２０ａに所定量の伝熱体Ｍを入れた後、蓋部２０ｂの先端側の凸状部分を胴体部２０ａに嵌め込み、蓋部２０ｂの側周面と胴体部２０ａを接合して電極本体２０を構成するものである。
蓋部２０ｂには、電極本体２０内部の密閉空間Ｓと電極本体２０の外部につながるガス導入用貫通孔２１が形成されている。
このガス導入用貫通孔２１は開口直径１ｍｍ以下の貫通孔であり、ガス導入用貫通孔２１の蓋部２０ｂの外面に形成された電極本体外部側の先端開口を取り囲むように蓋部２０ｂに溝２２が形成され、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口の周縁は厚さ０．２５ｍｍから１ｍｍ程度の薄肉部２３となっている。
このガス導入用貫通孔２１は開口直径１ｍｍ以下の貫通孔であり、ガス導入用貫通孔２１の蓋部２０ｂの外面に形成された電極本体外部側の先端開口を取り囲むように蓋部２０ｂに溝２２が形成され、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口の周縁は厚さ０．２５ｍｍから１ｍｍ程度の薄肉部２３となっている。
そして、この電極本体２０を密閉されたガス容器内に配置し、その密閉されたガス容器内が所定圧力になるように希ガスを封入し、ガス導入用貫通孔２１から電極本体２０に希ガスが封入され、密閉空間Ｓとなる内部空間の希ガスの圧力がガス容器内の圧力と等しくなり、電極本体２０内が所定のガス圧となる。
さらに、その状態で、蓋部２０ｂの薄肉部２３を放電加熱することにより、薄肉部２３を瞬時に溶かして、薄肉部２３が溶融することにより、ガス導入用貫通孔２１が封止され、図２に示すように密閉空間Ｓ内に伝熱体Ｍと所定圧力の希ガスが閉じ込められることになる。
そして、蓋体２０ｂの上部に形成されたリード棒挿入穴Ｈに、リード棒が嵌め込まれ陽極２が発光部内１０内で支えられた構造になっている。
そして、蓋体２０ｂの上部に形成されたリード棒挿入穴Ｈに、リード棒が嵌め込まれ陽極２が発光部内１０内で支えられた構造になっている。
このように、ガス導入用貫通孔２１を封止する際に、薄肉部２３を溶融すればよく、ガス導入用貫通孔２１を封止するための封止材が不要になり、封止材の蒸発などの問題が起こらないものである。さらには、薄肉部２３は、電極本体２０を構成しているタングステンよりなるものであり、陽極の温度が上がっても薄肉部が溶融した封止部分が溶融することがなく、内部の伝熱体Ｍが電極本体２０の外部に漏れ出すことがないものである。
この結果、電極本体２０の密閉空間Ｓ内の伝熱体Ｍによって、電極先端部の熱が軸方向に確実に逃げることになり、電極の温度上昇を抑制し、電極が溶融することがなく、発光管が黒化せず放射出力の減衰がない放電ランプとなる。
次に、本願発明の放電ランプの陽極の他の例を図４〜図６を用いて説明する。
図４に示す陽極は、タングステン製の蓋部２０ｂの上方に、リード棒挿入穴Ｈが形成されており、リード棒挿入穴Ｈの底部中心に、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成されている。
また、リード棒挿入穴Ｈの底部のガス導入用貫通孔２１の先端開口を取り囲むように、溝２２が形成されて先端開口の周縁が薄肉部２３となっている。
図４に示す陽極は、タングステン製の蓋部２０ｂの上方に、リード棒挿入穴Ｈが形成されており、リード棒挿入穴Ｈの底部中心に、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成されている。
また、リード棒挿入穴Ｈの底部のガス導入用貫通孔２１の先端開口を取り囲むように、溝２２が形成されて先端開口の周縁が薄肉部２３となっている。
そして、予め胴体部２０ａに所定量の伝熱体Ｍを入れておき、蓋部２０ｂを胴体部２０ａに嵌合し、蓋部２０ｂの側周面と胴体部２０ａを接合した後、ガス容器内に電極本体２０を入れてガス容器内で所定ガス圧の希ガスを密閉空間Ｓとなる電極本体２０の内部空間に封入し、薄肉部２３を放電加熱することにより、薄肉部２３を瞬時に溶かして溶融することにより、ガス導入用貫通孔２１が封止され、電極本体２０内に所定の圧力の希ガスと伝熱体Ｍを密閉状態で封入するものである。
図５に示す陽極は、タングステン製の蓋部２０ｂに、リード棒挿入穴Ｈが形成されており、このリード棒挿入穴Ｈ以外の部分であって蓋部２０ｂの上面に、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成されている。
また、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口を取り囲むように、蓋部２０ｂの上面に溝２２が形成され、先端開口の周縁が薄肉部２３となっている。
また、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口を取り囲むように、蓋部２０ｂの上面に溝２２が形成され、先端開口の周縁が薄肉部２３となっている。
そして、予め胴体部２０ａに所定量の伝熱体Ｍを入れておき、蓋部２０ｂを胴体部２０ａに嵌合し、蓋部２０ｂの側周面と胴体部２０ａを接合した後、ガス容器内に電極本体２０を入れてガス容器内で所定ガス圧の希ガスを密閉空間Ｓとなる電極本体２０の内部空間に封入し、薄肉部２３を放電加熱することにより、薄肉部２３を瞬時に溶かして溶融することにより、ガス導入用貫通孔２１が封止され、電極本体２０内に所定の圧力の希ガスと伝熱体Ｍを密閉状態で封入するものである。
図６に示す陽極は、タングステン製の蓋部２０ｂにリード棒挿入穴Ｈが形成され、タングステン製の胴体部２０ａの側面にガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成されている。
また、ガス導入用貫通孔２１の先端開口を取り囲むように、溝２２が形成されて先端開口の周縁が薄肉部２３となっている。
また、ガス導入用貫通孔２１の先端開口を取り囲むように、溝２２が形成されて先端開口の周縁が薄肉部２３となっている。
そして、予め胴体部２０ａに所定量の伝熱体Ｍを入れておき、蓋部２０ｂを胴体部２０ａに嵌合し、蓋部２０ｂの側周面と胴体部２０ａを接合した後、ガス容器内に電極本体２０を入れてガス容器内で所定ガス圧の希ガスを密閉空間Ｓとなる電極本体２０の内部空間に封入し、薄肉部２３を放電加熱することにより、薄肉部２３を瞬時に溶かして溶融することにより、ガス導入用貫通孔２１が封止され、電極本体２０内に所定の圧力の希ガスと伝熱体Ｍを密閉状態で封入するものである。
更に、本願発明の放電ランプの陽極の他の例を図７〜図１１を用いて説明する。
図７に示す陽極２は、タングステン製の蓋部２０ｂに、リード棒挿入穴Ｈが形成されており、このリード棒挿入穴Ｈ以外の部分であって蓋部２０ｂの上面に、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成されている。
また、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口部分は、蓋部２０ｂの上面からリング状に突出した状態になっており、先端開口のリング状の周縁が薄肉部２３となっている。
ここでいうリング状とは、中心に貫通孔２１を有するものであり、貫通孔２１の周りの肉厚部分が周縁になり、周縁の外形は、円弧状であったり、四角形状態であっても、リング状の周縁と呼ぶものである。
図７に示す陽極２は、タングステン製の蓋部２０ｂに、リード棒挿入穴Ｈが形成されており、このリード棒挿入穴Ｈ以外の部分であって蓋部２０ｂの上面に、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成されている。
また、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口部分は、蓋部２０ｂの上面からリング状に突出した状態になっており、先端開口のリング状の周縁が薄肉部２３となっている。
ここでいうリング状とは、中心に貫通孔２１を有するものであり、貫通孔２１の周りの肉厚部分が周縁になり、周縁の外形は、円弧状であったり、四角形状態であっても、リング状の周縁と呼ぶものである。
そして、予め胴体部２０ａに所定量の伝熱体Ｍを入れておき、蓋部２０ｂを胴体部２０ａに嵌合し、蓋部２０ｂと胴体部２０ａを接合した後、ガス容器内に電極本体２０を入れてガス容器内で所定ガス圧の希ガスを密閉空間Ｓとなる電極本体２０の内部空間に封入し、薄肉部２３を放電加熱することにより、薄肉部２３を瞬時に溶かして溶融することにより、ガス導入用貫通孔２１が封止され、電極本体２０内に所定の圧力の希ガスと伝熱体Ｍを密閉状態で封入するものである。
図８に示す陽極２は、タングステン製の蓋部２０ｂにリード棒挿入穴Ｈが形成され、タングステン製の胴体部２０ａの側面にガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成されている。
また、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口部分は、胴体部２０ａの側面からリング状に突出した状態になっており、先端開口のリング状の周縁が薄肉部２３となっている。
また、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口部分は、胴体部２０ａの側面からリング状に突出した状態になっており、先端開口のリング状の周縁が薄肉部２３となっている。
そして、予め胴体部２０ａに所定量の伝熱体Ｍを入れておき、蓋部２０ｂを胴体部２０ａに嵌合し、蓋部２０ｂと胴体部２０ａを接合した後、ガス容器内に電極本体２０を入れてガス容器内で所定ガス圧の希ガスを密閉空間Ｓとなる電極本体２０の内部空間に封入し、薄肉部２３を放電加熱することにより、薄肉部２３を瞬時に溶かして溶融することにより、ガス導入用貫通孔２１が封止され、電極本体２０内に所定の圧力の希ガスと伝熱体Ｍを密閉状態で封入するものである。
図９に示す陽極２は、タングステン製の蓋部２０ｂに、リード棒と接合される電極軸２０ｂ１が一体に形成されており、この電極軸２０ｂ１の略中心であって電極軸方向にガス導入用貫通孔２１が形成されており、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が電極軸２０ｂ１の上面に位置している。
また、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口部分は、電極軸２０ｂ１の上面からリング状に突出した状態になっており、先端開口のリング状の周縁が薄肉部２３となっている。
また、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口部分は、電極軸２０ｂ１の上面からリング状に突出した状態になっており、先端開口のリング状の周縁が薄肉部２３となっている。
また、この薄肉部２３は、電極軸２０ｂ１の軸方向の断面図である図１０に示すように、電極軸方向に先端開口に向かって肉厚が薄くなるような外形テーパー状の薄肉部２３となっていてもよい。
この場合、肉厚が薄くなった部分で、薄肉部２３が確実に溶融し、ガス導入用貫通孔２１の封止が確実なものとなる。
この場合、肉厚が薄くなった部分で、薄肉部２３が確実に溶融し、ガス導入用貫通孔２１の封止が確実なものとなる。
そして、予め胴体部２０ａに所定量の伝熱体Ｍを入れておき、蓋部２０ｂを胴体部２０ａに嵌合し、蓋部２０ｂと胴体部２０ａを接合した後、ガス容器内に電極本体２０を入れてガス容器内で所定ガス圧の希ガスを密閉空間Ｓとなる電極本体２０の内部空間に封入し、薄肉部２３を放電加熱することにより、薄肉部２３を瞬時に溶かして溶融することにより、ガス導入用貫通孔２１が封止され、電極本体２０内に所定の圧力の希ガスと伝熱体Ｍを密閉状態で封入するものである。
図１１に示す陽極２は、タングステン製の蓋部２０ｂに、リード棒挿入穴Ｈが形成されており、このリード棒挿入穴Ｈ以外の部分であって蓋部２０ｂの上面に、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成されている。
また、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口部分は、蓋部２０ｂの上面からリング状に突出した状態になっており、先端開口のリング状の周縁が薄肉部２３となっている。
図１２は、図１１の陽極の上部方向から見た斜視図であり、ガス導入用貫通孔２１の製造方法を説明する。
蓋部２０ｂの上方には、旋盤によって切削加工して円弧状の突起部２３ａを形成する。そして、この突起部２３ａを２箇所切削加工して切削部２３ｂを形成する。
そして、２箇所の切削部２３ｂの間に位置する短い方の突起部２３ａに、上方からドリル等によってガス導入用貫通孔２１を形成するものである。
この加工によって、蓋部２０ｂの上面に、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成され、突起部２３の先端開口がリング状の周縁となり、この周縁が薄肉部２３となり、薄肉部２３を溶融して封止するものである。
そして、薄肉部２３は、溶融されることにより、円弧状の突起部２３ａの高さに比べ低くなり、リード棒をリード棒挿入穴Ｈに挿入する際などに、リード棒の先端が溶融した薄肉部２３に当たって薄肉部２３が破損しないように、円弧状の突起部２３ａがリード棒などが薄肉部２３に当たらないようにガードする役目も果たすものである。
蓋部２０ｂの上方には、旋盤によって切削加工して円弧状の突起部２３ａを形成する。そして、この突起部２３ａを２箇所切削加工して切削部２３ｂを形成する。
そして、２箇所の切削部２３ｂの間に位置する短い方の突起部２３ａに、上方からドリル等によってガス導入用貫通孔２１を形成するものである。
この加工によって、蓋部２０ｂの上面に、ガス導入用貫通孔２１の電極本体外部側の先端開口が位置するようガス導入用貫通孔２１が形成され、突起部２３の先端開口がリング状の周縁となり、この周縁が薄肉部２３となり、薄肉部２３を溶融して封止するものである。
そして、薄肉部２３は、溶融されることにより、円弧状の突起部２３ａの高さに比べ低くなり、リード棒をリード棒挿入穴Ｈに挿入する際などに、リード棒の先端が溶融した薄肉部２３に当たって薄肉部２３が破損しないように、円弧状の突起部２３ａがリード棒などが薄肉部２３に当たらないようにガードする役目も果たすものである。
そして、予め胴体部２０ａに所定量の伝熱体Ｍを入れておき、蓋部２０ｂを胴体部２０ａに嵌合し、蓋部２０ｂと胴体部２０ａを接合した後、ガス容器内に電極本体２０を入れてガス容器内で所定ガス圧の希ガスを密閉空間Ｓとなる電極本体２０の内部空間に封入し、薄肉部２３を放電加熱することにより、薄肉部２３を瞬時に溶かして溶融することにより、ガス導入用貫通孔２１が封止され、電極本体２０内に所定の圧力の希ガスと伝熱体Ｍを密閉状態で封入するものである。
つまり、図４〜図１２に示す陽極においても、図２に示す陽極と同じく、ガス導入用貫通孔２１を封止する際に、薄肉部２３を溶融するだけでよく、ガス導入用貫通孔２１を封止するための封止材が別途不要になり、封止材の蒸発などの問題が起こらない。さらに、薄肉部２３は、電極本体２０を構成しているタングステンよりなるものであり、陽極の温度が上がっても薄肉部が溶融した封止部分が溶融することがなく、内部の伝熱体Ｍが電極本体２０の外部に漏れ出すことがないものである。
なお、薄肉部２３の溶融は、放電加熱以外に、レーサ加熱、電子線加熱であってもよい。
さらには、ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口に、タングステンの楔部材を挿入し、その楔部材と共に先端開口を溶融して、封止する構造であってもよい。
なお、薄肉部２３の溶融は、放電加熱以外に、レーサ加熱、電子線加熱であってもよい。
さらには、ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口に、タングステンの楔部材を挿入し、その楔部材と共に先端開口を溶融して、封止する構造であってもよい。
この結果、電極本体２０の密閉空間Ｓ内の伝熱体Ｍによって、電極先端部の熱が軸方向に確実に逃げることになり、電極の温度上昇を抑制し、電極が溶融することがなく、発光管が黒化せず放射出力の減衰がない放電ランプとなる。
１０ 発光管
１１ 発光部
１２ 封止部
２ 陽極
２０ 電極本体
２０ａ 胴体部
２０ｂ 蓋部
２０ｂ１ 電極軸
２１ ガス導入用貫通孔
２２ 溝
２３ 薄肉部
３ 陰極
Ｓ 密閉空間
Ｍ 伝熱体
Ｈ リード棒挿入穴
１１ 発光部
１２ 封止部
２ 陽極
２０ 電極本体
２０ａ 胴体部
２０ｂ 蓋部
２０ｂ１ 電極軸
２１ ガス導入用貫通孔
２２ 溝
２３ 薄肉部
３ 陰極
Ｓ 密閉空間
Ｍ 伝熱体
Ｈ リード棒挿入穴
Claims (4)
- 発光管の内部に一対の電極が対向配置された放電ランプにおいて、
少なくとも一方の電極は、内部に密閉空間が形成された電極本体と、この密閉空間に封入された伝熱体とを備えてなり、
前記電極本体には、電極本体外部と内部の密閉空間につながるガス導入用貫通孔が形成されており、
前記ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口は、溶融により封止されていることを特徴とする放電ランプ。 - 前記ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口の周縁は薄肉部となっていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
- 前記電極本体は胴体部と蓋部からなり、
前記蓋部は、電極軸が一体に形成され、当該電極軸に前記ガス導入用貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。 - 前記薄肉部は、放電加熱、レーザ加熱、電子線加熱のいずれかによって溶融されて前記ガス導入用貫通孔の電極本体外部側の先端開口が封止されていることを特徴とする請求項２に記載の放電ランプ。
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