JP4548530B2 - 放電ランプの歪量監視システムおよび放電ランプ - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィー用露光装置に使用される超高圧ショートアーク水銀ランプや、シネマプロジェクターに使用されるショートアークキセノンランプなどの放電ランプにおける発光管の蓄積歪量を監視する放電ランプの歪量監視システムおよびこのシステムに適用される放電ランプに関する。

超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザ管等のランプにおいては、その作動時に、発光管内圧が上昇したり、電極と発光管ガラスとのシール部が熱膨張したりすることにより、発光管の歪量が増大することがある。このため、ランプの動作中に発光管の歪量が限界を超えると、発光管が破裂する恐れがある。

例えばショートアーク型水銀ランプは、半導体素子や液晶表示素子などの製造プロセスにおける各種の露光工程において、回路パターンの半導体基板への焼き付け露光などに用いられている。
そして、近年、露光面積の大型化や工程の高スループット化により、ショートアーク型水銀ランプとして大型のものが用いられており、このようなランプにおいては、点灯時の発光管内圧力が２０気圧から４０気圧に達する。これに伴い、発光管に加わる応力が大きくなり、発光管が破裂する危険性が高くなると共に、破裂した場合の破壊力もまた大きくなっている。万一、発光管が破裂した場合には、周囲に与える影響が大きく、光学機器や灯具などに重大な損傷を与えることになる。
特に、各種製造プロセスにおいて、発光管が露光工程中に破裂すると、製造ラインが停止し、生産に重大な影響を与えるので、重要な問題である。

このような問題を解決するため、ランプの動作中に、当該ランプの発光管にレーザ光を照射してその透過光を検出することにより、透光性部材の歪量を測定し、当該歪量が所定の値以上になったときに、電力の供給を停止または警報機を作動させる光源装置が提案されている（特許文献１参照。）。
然るに、光源装置内にレーザを用いた複雑な検知機能を組み込むことは現実的に容易なことではなく、また、発光管における歪量を測定する部位とレーザとの位置合わせをどのように設定するかなどの問題があるため、広く適用することは困難である。

このような理由から、ランプの発光管の破裂を防止する手段としては、実際には以下のことが行われている。
超高圧ショートアーク放電ランプは、その点灯中に発光管の内部が高い圧力に維持されると共に、アークからの熱によって発光管を構成するガラス（主として石英ガラス）が高温に加熱されて粘性を帯びることにより、当該発光管に歪（内部応力）が蓄積される。そして、発光管には、蓄積された歪と点灯中にかかる外部圧力との合計の応力が加わることになり、この応力が発光管を構成するガラスの限界応力に達すると発光管の破裂の可能性が高まる。
そこで、発光管に蓄積される歪量が所定の値になる前に当該ランプの使用を停止させるため、放電ランプ毎に点灯保証時間が設定される。この点灯保証時間は、例えば放電ランプをある点灯電力で点灯したときに蓄積される歪量を基に、限界となる歪量（限界歪量）に到達するまでの時間である。なお、この限界歪量は、発光管を構成するガラスの限界応力や点灯中に発光管に加わる圧力などを勘案した上で経験的に導かれたものである。

特公平６−５６３９号公報

しかしながら、放電ランプの点灯保証時間のみにより、当該放電ランプの使用寿命を規定することは、以下のような問題がある。
発光管に蓄積される歪量は、放電ランプに供給される電力値によって異なる。すなわち、点灯時間が同じであっても、放電ランプに供給される電力値が高い程、発光管に蓄積される歪量は大きくなる。そして、実際の放電ランプの使用に際しては、供給される電力値を変更する場合が少なくない。具体的な例を挙げると、（１）タクトタイムの安定化のために、放電ランプの点灯開始から当該放電ランプによる照度が一定となるよう、供給される電力値を徐々に上昇させていく、いわゆる定照度点灯方式を採用する場合や、（２）同一の製造ラインにおいて、複数のレジスト処理工程を共通の放電ランプを使用して行う際には、各レジスト処理工程に使用されるレジストの感度に合わせて、放電ランプに供給する電力値を変更することにより、レジストに対する照度を調整する場合である。
このように、放電ランプを一定の電力値で使用しない、すなわち供給される電力値を変更して使用する場合には、放電ランプに供給される電力値が最大となる使用条件、すなわち歪の蓄積が最も大きい使用条件を基準として点灯保証時間が設定される。

而して、放電ランプを点灯保証時間に達するまで使用した場合には、当該放電ランプを交換・廃棄することになる。然るに、廃棄される放電ランプは、その発光管の蓄積歪量の観点では、まだ使用可能な状態であるため、経済的・環境的な無駄が生じる、という問題がある。
また、このような無駄を回避するため、使用者の独自の判断により、点灯保証時間を超えて使用されることがあり、この場合には、発光管の破裂の危険性が増大し、万一、ランプが破裂した場合には、高価な光学系の補修が必要となるばかりでなく、生産が一時停止するため、生産効率が大幅に低下する、という問題がある。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、放電ランプに供給される電力値が変更された場合でも、当該放電ランプを本来の使用寿命に応じた時間で使用することができ、しかも、放電ランプの点灯中に発光管が破裂することが回避され、当該放電ランプを安全に使用することができる放電ランプの歪量監視システムおよびこのシステムに適用される放電ランプを提供することにある。

本発明の放電ランプの歪量監視システムは、放電ランプと、
この放電ランプに電力を供給する給電装置と、
当該放電ランプの発光管の蓄積歪量を算出する演算装置と
を備えてなる放電ランプの歪量監視システムであって、
前記演算装置によって、前記給電装置から前記放電ランプに供給される電力値毎に、点灯時間の関数である蓄積歪量を算出する演算式が設定され、
この演算式により、前記放電ランプに供給される電力値での電力供給開始時における発光管の蓄積歪量を初期値として、当該電力値での点灯時間に応じて当該放電ランプの発光管の総蓄積歪量が特定される
ことを特徴とする。

本発明の放電ランプの歪量監視システムにおいては、予め設定された発光管の限界歪量と演算式により特定される総蓄積歪量とを比較し、当該総蓄積歪量が当該限界歪量に達したときにアラームを発生するアラーム装置を備えてなることが好ましい。
また、放電ランプの総蓄積歪量、点灯時間および限界歪量に達するまでの時間を含む情報を表示する表示装置を備えてなることが好ましい。

また、本発明の放電ランプの歪量監視システムにおいては、放電ランプには、演算式を設定するためのパラメータ、総蓄積歪量および累積点灯時間を含む情報が記録されたランプ情報記録媒体が設けられていることが好ましい。
このようなランプ情報記録媒体には、演算装置によって、放電ランプの総蓄積歪量および累積点灯時間が書き込まれることが好ましい。
また、ランプ情報記録媒体として、ＩＣタグを用いることができる。

本発明の放電ランプは、上記の放電ランプの歪量監視システムに適用される放電ランプであって、
演算式を設定するためのパラメータ、総蓄積歪量および累積点灯時間を含む情報が記録されたランプ情報記録媒体を備えてなることを特徴とする。

本発明の放電ランプの歪量監視システムによれば、放電ランプに供給される電力値毎に設定される演算式により、電力供給開始時における発光管の蓄積歪量を初期値として、当該放電ランプの発光管の総蓄積歪量が特定されるため、放電ランプをこれに供給される電力値を変更して使用した場合でも、当該放電ランプを本来の使用寿命に応じた時間で使用することができる。しかも、発光管の総蓄積歪量が限界歪量に達したときには、それを作業者が認識することができるので、放電ランプの使用を中止することにより、放電ランプの点灯中に発光管が破裂することが回避され、従って、当該放電ランプを安全に使用することができる。
また、アラーム装置を設けることにより、発光管の総蓄積歪量が限界歪量に達したときに、使用者に確実に知らせることができる。
また、表示装置を設けることにより、放電ランプの点灯中において、発光管の蓄積歪量を常時監視することができる。
また、放電ランプ自身にランプ情報記録媒体を設けることにより、改良設計等の理由により、当該放電ランプとは仕様の異なる他の放電ランプを使用する場合においても、当該他の放電ランプのランプ情報記録媒体に記録された、演算式を設定するためのパラメータや総蓄積歪量等の情報が、演算装置によって読み取られることにより、演算装置の設定が自動的に変更され、当該演算装置には当該他の放電ランプに関する演算式が設定されるため、放電ランプを交換する度に、作業者が演算装置の設定を放電ランプの仕様と照合して変更する、という煩雑な作業を行うことが不要となると共に、作業者が演算装置の設定変更を忘れたり、誤った設定を行ったりすることが回避され、これにより、誤った演算式によって蓄積歪量が算出されることを防止することができるので、常に、点灯すべき放電ランプに関する固有の演算式に基づいて、発光管の総蓄積歪量を特定することができる。
また、放電ランプを消灯した場合に、消灯時の発光管の総蓄積歪量の情報がランプ情報記録媒体に書き込まれることにより、再度放電ランプを点灯したときには、前回の消灯時の総蓄積歪量の情報が演算装置によって読み取られ、当該消灯時の総蓄積歪量が初期値として利用されるので、放電ランプの再点灯時において確実に最新の情報に基づいて発光管の総蓄積歪量を特定することができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の放電ランプの歪量監視システム（以下、「歪量監視システム」という。）の一例における構成の概略を示す説明図である。
この歪量監視システムは、放電ランプ１０と、この放電ランプ１０に電力を供給する給電装置２０と、この給電装置２０を制御する電力制御装置２１と、放電ランプ１０の発光管１１の蓄積歪量を算出する演算装置３０と、放電ランプ１０の発光管１１の総蓄積歪量などの情報を表示する表示装置４０と、放電ランプ１０の発光管１１の総蓄積歪量が限界歪量に達したときにアラームを発生するアラーム装置５０とにより構成されている。

放電ランプ１０は、例えば石英ガラスよりなる発光管１１を有し、この発光管１１の内部には水銀が封入されており、ショートアーク型高圧水銀ランプとして構成されている。発光管１１は、図２にも拡大して示すように、楕円球管状の発光部１２の両端に直管状の封止部１３が形成されてなり、当該発光管１１内には、陽極１４および陰極１５が互いに対向するよう管軸方向に沿って配置されている。また、発光管１１の封止部１３の各々には、口金１６が配置され、この口金１６の各々には、リード線Ｗが設けられている。
また、放電ランプ１０における一方のリード線Ｗには、ＩＣタグＣ１が取り付けられている。このＩＣタグＣ１には、放電ランプ１０の発光管１１の歪量に関する演算式を設定するためのパラメータ、発光管１１の限界歪量および蓄積歪量、放電ランプ１０の累積点灯時間、放電ランプ１０のシリアルナンバーなどのランプ情報が記録されている。

給電装置２０には、当該給電装置２０から放電ランプ１０に供給される電力値および供給時間（点灯時間）などの情報を、演算装置３０に送る出力部（図示省略）が設けられている。
また、電力制御装置２１には、放電ランプ１０からの放射光による照度を検出する光検出手段Ｓが接続されており、光検出手段Ｓによって検出された照度に基づいて、電力制御装置２１によって、給電装置２０から放電ランプ１０に供給される電力値がフィードバック制御される。

演算装置３０は、放電ランプ１０のＩＣタグＣ１に記録された情報を読み取る情報読み取り部３１と、ＩＣタグＣ１からの情報によって演算式を設定し、この演算式により発光管１１の総蓄積歪量を特定する演算部３２と、演算部３２からの情報を一時的に記憶する記憶部３３と、記憶部３３に記憶された情報をＩＣタグＣ１に書き込む情報書き込み部３４と、電力制御装置２１およびアラーム装置５０を制御する制御部３５とにより構成されている。

このような歪量監視システムの動作について、図１および図３を参照して説明する。
先ず、放電ランプ１０が所定の取り付け部（図示省略）にセットされ（ステップ１）、この放電ランプ１０のＩＣタグＣ１に記録されたランプ情報が、演算装置３０の情報読み取り部３１によって読み取られる（ステップ２）。このランプ情報は、情報読み取り部３１から演算部３２に送られ、更に記憶部３３に記憶される。そして、給電装置２０から放電ランプ１０に電力が供給されることにより、放電ランプ１０が点灯されると（ステップ３）、給電装置２０から、電力値や点灯時間の情報が、例えば１秒間〜数分間経過する毎に演算装置３０の演算部３２に送られる（ステップ４）。

演算装置３０の演算部３２においては、給電装置２０からの放電ランプ１０に供給される電力値に基づいて、演算式を設定するためのパラメータの値が決定され、これにより、点灯時間の関数である蓄積歪量εを算出する演算式ε＝ｆ（ｔ）が設定される。
この演算式の設定においては、用いられる放電ランプと同一の仕様の放電ランプについて、一定の電力値によって点灯して発光管の蓄積歪量の時間的変化を実測し、この実測値のデータに基づいて導かれた近似式が、同一仕様の放電ランプ毎に定義される固有の基礎演算式として用いられる。
この基礎演算式としては、発光管を構成するガラス（粘弾性体）の物理的特性、すなわち粘弾性体において、外部から加わる応力とこの応力によって内部に蓄積される歪量の時間的変化との関係から、下記式（１）で示される指数関数、または下記式（２）で示されるべき関数を好適に利用することができる。これらの基礎演算式は、放電ランプ１０における発光管１１の蓄積歪量の時間的変化の実測値に基づいて適宜選択される。なお、粘弾性体における外部応力と蓄積歪量の時間的変化の関係については、例えば「非ニュートン流体力学」（中村喜代次著，コロナ社発行）などに記載されている。

上記式（１）および上記式（２）において、ａ_n 、α_n 、ｂ_n およびβ_n は、用いられる放電ランプ１０の仕様および供給される電力値によって定まるパラメータである。これらのパラメータが設定される電力値の範囲および電力値の間隔は、放電ランプ１０の仕様によって異なるが、例えば定格消費電力が１２ｋＷの放電ランプ１０では、例えば１０〜１２ｋＷ（定格消費電力の８０〜１００％）の範囲で、０．１〜１ｋｗの間隔でパラメータが設定される。
また、パラメータは、発光管１１の蓄積歪量の時間的変化の実測値に基づいて設定されるが、３つ以上の電力値による発光管１１の蓄積歪量の時間的変化の実測値から、それぞれの電力値毎のパラメータを求め、これらのパラメータの値から、パラメータ〔ａ_n ，α_n 、またはｂ_n ，β_n 〕と電力値〔Ｐ〕との関係について、近似式〔ａ_n ＝ｆ₁ （Ｐ），α_n ＝ｆ₂ （Ｐ）、またはｂ_n ＝ｆ₁ （Ｐ），β_n ＝ｆ₂ （Ｐ）〕を導くことにより、この近似式から、設定される電力値の範囲における全てのパラメータの値を求めることができる。
以上のように、放電ランプ１０に供給される電力値に基づいてパラメータの値が決定されることにより、当該電力値による演算式が設定される。

このようにして設定された演算式において、記憶部３３に記憶された発光管１１の総蓄積歪量、すなわち放電ランプ１０に供給される電力値での電力供給開始時における発光管１１の蓄積歪量を初期値として、当該電力値での点灯時間に応じて当該放電ランプ１０の点灯中における発光管１１の総蓄積歪量が特定される。この特定された総蓄積歪量、累積点灯時間および後述する蓄積歪量の増加曲線などの情報は、演算装置３０の記憶部３３に一時的に記憶され、表示装置４０の表示部４１に表示される。
そして、放電ランプ１０に供給される電力値が変更されると、この電力値に基づいて新たに演算式が設定され、この演算式において、当該電力値での電力供給開始時における発光管１１の蓄積歪量を初期値として、当該放電ランプ１０の点灯中における発光管１１の総蓄積歪量が特定される（ステップ５）。
一方、演算装置３０の記憶部３３に一時的に記憶された、総蓄積歪量、累積点灯時間および蓄積歪量の増加曲線などの情報は、適宜のタイミングで、情報書き込み部３４によって放電ランプ１０のＩＣタグＣ１に書き込まれる（ステップ６）。ここで、ＩＣタグＣ１への情報の書き込みは、記憶部３３に記憶される情報が更新される毎に実行されてもよく、また、放電ランプ１０の消灯時のみに実行されてもよい。

以下、総蓄積歪量の特定について、例えば発光管１１の初期の蓄積歪量が０で、蓄積歪量を算出するための基礎演算式として上記式（１）が与えられた放電ランプ１０を、１０ｋｗの電力で４００時間および１１ｋＷの電力で４００時間（合計８００時間）点灯した場合を例に挙げて、更に具体的に説明する。
放電ランプ１０を１０ｋＷの電力を供給して点灯すると、この電力値（１０ｋＷ）に基づいて上記式（１）におけるパラメーターａ_n およびα_n が、それぞれ「ａ_n ＝ａ₁ 」および「α_n ＝α₁ 」に決定され、演算式ε＝ｆ（ｔ）＝ａ₁ ×〔１−ｅｘｐ（−α₁ ｔ）〕が設定される。そして、この演算式により、図４に示すように、１０ｋＷの電力による蓄積歪量の増加曲線Ａ（以下、「曲線Ａ」という。）が与えられ、放電ランプ１０に１０ｋＷの電力が供給されている時間においては、図４において太線（ア）に示すように、曲線Ａに沿って発光管１１の総蓄積歪量が増加する。ここで、図４において、横軸は放電ランプの点灯時間を示し、縦軸は、発光管の蓄積歪量であって、初期歪量を０、限界歪量を１００としたときの相対値を示す。
次いで、１０ｋＷの電力の供給を開始してから４００時間経過した後に、供給する電力を１１ｋＷに変更すると、この電力値（１１ｋＷ）に基づいて上記式（１）におけるパラメーターＡ_n およびα_n が、それぞれ「Ａ_n ＝Ａ₂ 」および「α_n ＝α₂ 」に決定され、新たに演算式ε＝ｆ（ｔ）＝ａ₂ ×〔１−ｅｘｐ（−α₂ ｔ）〕が設定される。そして、この演算式により、１１ｋＷの電力による蓄積歪量の増加曲線Ｂ（以下、「曲線Ｂ」という。）が与えられ、放電ランプ１０に１１ｋＷの電力が供給されている時間においては、放電ランプ１０に供給される電力値の変更時、すなわち１１ｋＷの電力供給開始時における発光管１１の蓄積歪量（図示の例では約３０）を初期値として、図４において太線（イ）に示すように、曲線Ｂに沿って発光管の総蓄積歪量が増加する。
このようにして、電力値毎に設定される演算式によって、放電ランプ１０の点灯中における発光管１１の総蓄積歪量が特定され、実際の総蓄積歪量は、図５に示すように、曲線Ａにおける太線（ア）および曲線Ｂ’における太線（イ）’に沿って増加する。ここで、図５において、横軸は放電ランプの累積点灯時間を示し、縦軸は、発光管の蓄積歪量であって、初期歪量を０、限界歪量を１００としたときの相対値を示す。そして、１１ｋＷの電力の供給を開始してから４００時間（累積点灯時間が８００時間）経過した後においては、発光管１１の総蓄積歪量（図示の例では６６）は、１０ｋＷの電力を８００時間供給して点灯したときの総蓄積歪量よりも高く、１１ｋＷの電力を８００時間供給して点灯したときの総蓄積歪量よりも低い値を示す。

以上において、演算装置３０の制御部３５では、演算式により特定される総蓄積歪量と放電ランプ１０のＩＣタグＣ１から読み取られた発光管１１の限界歪量とが常時比較されている（ステップ７）。そして、総蓄積歪量が限界歪量に達していないときには、その情報が電力制御装置２１に送られ、放電ランプ１０への電力の供給が続行される（ステップ４へ）。一方、総蓄積歪量が限界歪量に達したときには、その情報がアラーム装置５０に送られ、アラーム部５１からアラームが発せられる（ステップ８）。

そして、放電ランプ１０の発光管１１の総蓄積歪量が限界歪量に達する前に、当該放電ランプ１０を消灯する場合には、消灯時の蓄積歪量の情報がＩＣタグＣ１に書き込まれ、再度放電ランプ１０を点灯したときには、この蓄積歪量を初期値として、放電ランプ１０の点灯中における発光管１１の総蓄積歪量が特定される。

このような歪量監視システムによれば、放電ランプ１０に供給される電力値毎に設定される演算式により、電力供給開始時における発光管１１の蓄積歪量を初期値として、放電ランプ１０の点灯中における発光管１１の総蓄積歪量が特定されるため、放電ランプ１０をこれに供給される電力値を変更して使用した場合でも、放電ランプ１０を、その発光管１１の蓄積歪量が限界歪量になるまでの時間、すなわち放電ランプ１０の本来の使用寿命に応じた時間で使用することができる。しかも、発光管１１の総蓄積歪量が限界歪量に達したときには、それを使用者が認識することができるので、放電ランプ１０の使用を中止することにより、放電ランプ１０の点灯中に発光管１１が破裂することが回避され、従って、放電ランプ１０を安全に使用することができる。
また、アラーム装置５０が設けられているため、発光管１１の総蓄積歪量が限界歪量に達したときには、そのことを使用者に確実に知らせることができる。
また、表示装置４０が設けられているため、放電ランプ１０の点灯中において、発光管１１の蓄積歪量を常時監視することができる。
また、放電ランプ１０にはＩＣタグＣ１が設けられているため、改良設計等の理由により、この放電ランプ１０とは仕様の異なる他の放電ランプ１０を用いるような場合においても、当該他の放電ランプ１０のＩＣタグＣ１に記録された、演算式を設定するためのパラメータや総蓄積歪量等の情報が、演算装置３０によって読み取られることにより、演算装置３０の設定が自動的に変更され、当該演算装置３０には当該他の放電ランプ１０に関する演算式が設定されるため、放電ランプ１０を交換する度に、作業者が演算装置３０の設定を放電ランプ１０の仕様と照合して変更する、という煩雑な作業を行うことが不要となると共に、作業者が演算装置３０の設定変更を忘れたり、誤った設定を行ったりすることが回避され、これにより、誤った演算式によって蓄積歪量が算出されることを防止することができるので、常に、点灯すべき放電ランプ１０に関する固有の演算式に基づいて、発光管１１の総蓄積歪量を特定することができる。
また、放電ランプ１０を消灯した場合に、消灯時の発光管１１の総蓄積歪量の情報がＩＣタグＣ１に書き込まれるため、再度放電ランプ１０を点灯したときには、ＩＣタグＣ１に記録された、前回の消灯時の総蓄積歪量の情報が演算装置３０によって読み取られ、当該消灯時の総蓄積歪量が初期値として利用されるので、放電ランプ１０の再点灯時において確実に最新の情報に基づいて発光管１１の総蓄積歪量を特定することができる。

本発明の歪量監視システムにおいては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば放電ランプに設けられるランプ情報記録媒体はＩＣタグに限定されず、種々の電子情報記録媒体を利用することができる。
また、アラーム装置のアラーム発生時から適宜の時間（例えば２４時間）経過した後に、放電ランプへの電力の供給を停止して当該放電ランプを消灯するよう制御することができる。
また、放電ランプとしては、ショートアーク型高圧水銀ランプに限定されず、種々の放電ランプに適用することができる。

〈実験例１〉
図２に示す構成に従い、下記の仕様の放電ランプ（１０）を作製した。
発光管（１１）：石英ガラス製，全長１８５ｍｍ，発光部（１２）；長さ１６０ｍｍ，最大内径１１０ｍｍ，最大外径１２０ｍｍ，発光部（１２）内の容積１０００ｃｍ³ ，封止部（１３）；外径３４ｍｍ
陽極（１４）：タングステン製，陰極（１５）：トリエーテッドタングステン製，電極間距離：１３ｍｍ
封入物（量）：水銀（３０ｍｇ／ｃｍ³ ）
定格消費電力：１２ｋＷ，定格電圧：１１５Ｖ，定格電流：１０４Ａ
上記の仕様の放電ランプを「放電ランプＡ」とする。

そして、放電ランプＡを、１０ｋＷ、１１ｋＷおよび１２ｋＷの電力値で点灯させ、各電力値について、点灯時間が１００時間経過する毎に発光管（１１）の蓄積歪量を測定した。
基礎演算式として上記式（１）を用い、上記の蓄積歪量の実測値から、各電力値におけるパラメータ〔ａ_n ，α_n 〕の値を求め、各電力値における演算式を設定した。パラメータ〔ａ_n ，α_n 〕の値を下記表１に示す。また、図６に、測定した蓄積歪量および演算式から与えられる蓄積歪量の増加曲線を示す。図６において、横軸は放電ランプの累積点灯時間を示し、縦軸は、発光管の蓄積歪量であって、初期歪量を０、限界歪量を１００としたときの相対値を示す。
図６から明らかなように、発光管の蓄積歪量は、上記式（１）を基礎演算式とする演算式から与えられる蓄積歪量の増加曲線に沿って増加することが理解される。

〈実験例２〉
図２に示す構成に従い、下記の仕様の放電ランプ（１０）を作製した。
発光管（１１）：石英ガラス製，全長１７０ｍｍ，発光部（１２）；長さ１４５ｍｍ，最大内径９２ｍｍ，最大外径１００ｍｍ，発光部（１２）内の容積６００ｃｍ³ ，封止部（１３）；外径３０ｍｍ
陽極（１４）：タングステン製，陰極（１５）：トリエーテッドタングステン製，電極間距離：１１ｍｍ
封入物（量）：水銀（２５ｍｇ／ｃｍ³ ）
定格消費電力：１０ｋＷ，定格電圧：９５Ｖ，定格電流：１０５Ａ
上記の仕様の放電ランプを「放電ランプＢ」とする。

そして、放電ランプＢを、８ｋＷ、９ｋＷおよび１０ｋＷの電力値で点灯させ、各電力値について、点灯時間が１００時間経過する毎に発光管（１１）の蓄積歪量を測定した。 基礎演算式として上記式（２）を用い、上記の蓄積歪量の実測値から、各電力値におけるパラメータ〔ｂ_n ，β_n 〕の値を求め、各電力値における演算式を設定した。パラメータ〔ｂ_n ，β_n 〕の値を下記表２に示す。また、図７に、測定した歪量および演算式から与えられる蓄積歪量の増加曲線を示す。図７において、横軸は放電ランプの累積点灯時間を示し、縦軸は、発光管の蓄積歪量であって、初期歪量を０、限界歪量を１００としたときの相対値を示す。
図７から明らかなように、発光管の蓄積歪量は、上記式（２）を基礎演算式とする演算式から与えられる蓄積歪量の増加曲線に沿って増加することが理解される。

〈実験例３〉
放電ランプＡに関し、実験例１で求めたパラメータ〔ａ_n ，α_n 〕の値から、パラメータ〔ａ_n ，α_n 〕と電力値〔Ｐ〕との関係について、近似式〔ａ_n ＝ｆ₁ （Ｐ），α_n ＝ｆ₂ （Ｐ）〕を導き、この近似式から、１０〜１２ｋＷの電力範囲において０．１ｋＷ刻みで、各電力値におけるパラメータ〔ｂ_n ，β_n 〕の値を求めた。
そして、図１に示す構成の歪量監視システムにより、１０ｋＷで２９０時間、１２ｋＷで１６０時間、１１ｋＷで１３０時間、１０．５ｋＷで２９０時間、１１．５ｋＷで２５０時間、１１ｋＷで３１０時間の条件で、放電ランプＡを点灯させ、その後、放電ランプＡを消灯した。図８に、歪量監視システムにより測定された蓄積歪量の増加曲線を示す。図８において、横軸は放電ランプの累積点灯時間を示し、縦軸は、発光管の蓄積歪量であって、初期歪量を０、限界歪量を１００としたときの相対値を示す。また、太線で示す曲線は、歪量監視システムにより測定された蓄積歪量の増加曲線、その他の破線で示す曲線は、演算式によって与えられる、１０ｋＷ、１０．５ｋＷ、１１ｋＷ、１１．５ｋＷおよび１２ｋＷの各電極値による蓄積歪量の増加曲線を示す。
図８から明らかなように、放電ランプＡを上記の条件で点灯した場合には、発光管（１１）の蓄積歪量が限界歪量に到達するまでの時間が、定格消費電力１２ｋＷで点灯した場合の時間（点灯保証時間）の約１．７倍であることが理解される。
また、放電ランプＡを消灯した後、発光管（１１）の蓄積歪量を測定したところ、歪量監視システムにより測定された蓄積歪量とほぼ一致していることが確認された。

本発明の歪量監視システムの一例における構成の概略を示す説明図である。 放電ランプの一例における構成を一部を破断して示す説明図である。 本発明の歪量監視システムの動作を示すブロック図である。 演算式により与えられる蓄積歪量の増加曲線を示す図である。 本発明の歪量監視システムにより測定される蓄積歪量の増加曲線を示す図である。 実験例１において、測定した蓄積歪量および演算式から与えられる蓄積歪量の増加曲線を示す図である。 実験例２において、測定した蓄積歪量および演算式から与えられる蓄積歪量の増加曲線を示す図である。 実験例３において、歪量監視システムにより測定された蓄積歪量の増加曲線を示す図である。

符号の説明

１０ 放電ランプ
１１ 発光管
１２ 発光部
１３ 封止部
１４ 陽極
１５ 陰極
１６ 口金
２０ 給電装置
２１ 電力制御装置
３０ 演算装置
３１ 情報読み取り部
３２ 演算部
３３ 記憶部
３４ 情報書き込み部
３５ 制御部
４０ 表示装置
４１ 表示部
５０ アラーム装置
５１ アラーム部
Ｃ１ ＩＣタグ
Ｓ 光検出手段
Ｗ リード線

Claims (7)

1. 放電ランプと、
   この放電ランプに電力を供給する給電装置と、
   当該放電ランプの発光管の蓄積歪量を算出する演算装置と
   を備えてなる放電ランプの歪量監視システムであって、
   前記演算装置によって、前記給電装置から前記放電ランプに供給される電力値毎に、点灯時間の関数である蓄積歪量を算出する演算式が設定され、
   この演算式により、前記放電ランプに供給される電力値での電力供給開始時における発光管の蓄積歪量を初期値として、当該電力値での点灯時間に応じて当該放電ランプの発光管の総蓄積歪量が特定される
   ことを特徴とする放電ランプの歪量監視システム。
2. 予め設定された発光管の限界歪量と演算式により特定される総蓄積歪量とを比較し、当該総蓄積歪量が当該限界歪量に達したときにアラームを発生するアラーム装置を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプの歪量監視システム。
3. 放電ランプの総蓄積歪量、点灯時間および限界歪量に達するまでの時間を含む情報を表示する表示装置を備えてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電ランプの歪量監視システム。
4. 放電ランプには、演算式を設定するためのパラメータ、総蓄積歪量および累積点灯時間を含む情報が記録されたランプ情報記録媒体が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の放電ランプの歪量監視システム。
5. ランプ情報記録媒体には、演算装置によって、放電ランプの総蓄積歪量および累積点灯時間が書き込まれることを特徴とする請求項４に記載の放電ランプの歪量監視システム。
6. ランプ情報記録媒体は、ＩＣタグであることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の放電ランプの歪量監視システム。
7. 請求項１に記載の放電ランプの歪量監視システムに適用される放電ランプであって、
   演算式を設定するためのパラメータ、総蓄積歪量および累積点灯時間を含む情報が記録されたランプ情報記録媒体を備えてなることを特徴とする放電ランプ。

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