JP5258473B2 - Short arc type discharge lamp - Google Patents

Short arc type discharge lamp Download PDF

Info

Publication number
JP5258473B2
JP5258473B2 JP2008239756A JP2008239756A JP5258473B2 JP 5258473 B2 JP5258473 B2 JP 5258473B2 JP 2008239756 A JP2008239756 A JP 2008239756A JP 2008239756 A JP2008239756 A JP 2008239756A JP 5258473 B2 JP5258473 B2 JP 5258473B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arc tube
thickness
arc
tube
discharge lamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008239756A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010073488A (en
Inventor
信夫 金井
和泉 芹澤
暁紀 廣間
宏 小平
圭 上条
壮則 早川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orc Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orc Manufacturing Co Ltd filed Critical Orc Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2008239756A priority Critical patent/JP5258473B2/en
Publication of JP2010073488A publication Critical patent/JP2010073488A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5258473B2 publication Critical patent/JP5258473B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、露光装置などに光源として利用されるショートアーク型放電ランプに関し、特に、ゆらぎ(照度変動)を抑制するランプ構造に関する。   The present invention relates to a short arc type discharge lamp used as a light source in an exposure apparatus or the like, and more particularly to a lamp structure that suppresses fluctuation (illuminance fluctuation).

ショートアーク型放電ランプでは、陽極、陰極が発光管内に近接した状態で保持され、電圧を印加することによってアーク放電が電極間で発生し、紫外光など特定波長の光が放射される。ショートアーク型放電ランプは電極間距離が短いため、点光源とみなすことができ、放射輝度の高い光が得られる。例えば基板の配線パターンを形成する露光装置に使用する場合、ランプ外に放射された光は、レンズ、ミラーなどを介して平行光に変換され、基板に照射される。   In the short arc type discharge lamp, the anode and the cathode are held in the vicinity of the arc tube, and by applying a voltage, an arc discharge is generated between the electrodes, and light of a specific wavelength such as ultraviolet light is emitted. Since the short-arc discharge lamp has a short distance between the electrodes, it can be regarded as a point light source, and light with high radiance can be obtained. For example, when used in an exposure apparatus that forms a wiring pattern on a substrate, light emitted outside the lamp is converted into parallel light through a lens, a mirror, and the like, and irradiated onto the substrate.

ランプ点灯中、電極は高温状態になる。そのため、電極先端部の消耗などが原因となってアーク放電が不安定になり、アークの輝点移動、あるいは発光長の変化などが生じる。その結果、点光源として光が放射されず、照度低下、照度変動が生じる。露光装置などでは、露光面全体の照度均一性を維持する必要があり、照度変動を抑制しなければならない。   While the lamp is on, the electrode is in a high temperature state. For this reason, arc discharge becomes unstable due to, for example, the consumption of the electrode tip, and the bright spot of the arc moves or the light emission length changes. As a result, no light is emitted as a point light source, resulting in illuminance reduction and illuminance fluctuation. In an exposure apparatus or the like, it is necessary to maintain illuminance uniformity over the entire exposure surface, and illuminance fluctuations must be suppressed.

照度変動を抑制するランプ構造として、電極先端部を発光管の最大径部分を含む平面上、もしくはその上に配置させた放電ランプが知られている(特許文献1参照)。あるいは、陰極胴部の一部をテーパー状に形成し、テーパー部分に突起部を設けることによってアーク輝点の収縮、移動を抑える(特許文献2参照)。
特開平10−269990号公報 特開2003−132837号公報
As a lamp structure that suppresses fluctuations in illuminance, a discharge lamp is known in which an electrode tip is disposed on or on a plane including the maximum diameter portion of the arc tube (see Patent Document 1). Alternatively, a part of the cathode body is formed in a taper shape, and a protrusion is provided on the taper portion to suppress the contraction and movement of the arc bright spot (see Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-269990 JP 2003-132837 A

放電ランプを点灯している間、冷却風を放電ランプ(特に、高温状態の封止管)に当ててランプ冷却する。ところが、冷却風が封止管、さらには発光管にまで当たることにより、発光管が部分的に冷却される。その結果、発光管内部の温度分布が不均一となって発光管が内部で対流が生じ、この対流がアーク輝点の移動、ゆらぎを生じさせる。このようなランプ冷却による放電ランプのゆらぎを防止することが課題となる。   While the discharge lamp is lit, the cooling air is applied to the discharge lamp (especially a high-temperature sealed tube) to cool the lamp. However, when the cooling air hits the sealing tube and further the arc tube, the arc tube is partially cooled. As a result, the temperature distribution inside the arc tube is non-uniform and convection occurs inside the arc tube, and this convection causes movement and fluctuation of the arc bright spot. It is a problem to prevent such fluctuations of the discharge lamp due to lamp cooling.

本発明のショートアーク型放電ランプは、ランプ冷却に影響を受けずに安定して光を放射するランプであり、例えば露光装置の照明装置に使用され、ショートアーク型放電ランプを冷却する冷却装置によって冷却されながら光を照射する。そして、放電ランプは、対向する陽極と陰極を内部に設けた発光管と、前記発光管と連接し、前記陽極と前記陰極を支持する封止管とを備える。例えば陰極と陽極は、電極軸が鉛直方向に沿うように配置される。   The short arc type discharge lamp of the present invention is a lamp that stably emits light without being affected by lamp cooling. For example, the short arc type discharge lamp is used in an illumination device of an exposure apparatus, and is cooled by a cooling device that cools the short arc type discharge lamp. Irradiate light while being cooled. The discharge lamp includes an arc tube having an anode and a cathode facing each other, and a sealing tube connected to the arc tube and supporting the anode and the cathode. For example, the cathode and the anode are arranged such that the electrode axis is along the vertical direction.

本発明では、発光管肩部の厚さが、5mm以上であることを特徴とする。ただし、発光管肩部は、発光管最大径部と封止管との接続部との間にある発光管部分に相当し、前記陰極の先端部を基準とした場合、その先端部を含む平面からの角度が60度付近の発光管部分に相当する。電極を鉛直方向に配置した場合緯度方向60付近に相当する。あるいは、光の放射範囲の領域外の発光管部分に相当する。   In the present invention, the thickness of the arc tube shoulder is 5 mm or more. However, the arc tube shoulder corresponds to the arc tube portion between the arc tube maximum diameter portion and the connection portion of the sealing tube, and the plane including the tip when the tip of the cathode is used as a reference. Corresponds to the arc tube portion with an angle from about 60 degrees. When the electrodes are arranged in the vertical direction, it corresponds to the vicinity in the latitudinal direction 60. Or it corresponds to the arc tube portion outside the region of the light emission range.

従来の照度変動、ゆらぎを抑制するランプ構造では、照明装置以外からの影響(外乱)を考慮しておらず、特に、ランプ冷却による冷却風の影響について考慮されていなかった。特に、発光管の一部分の厚さ(全体の厚さではない)がゆらぎに影響を与えることが見出されていなかった。本発明では、この冷却風の影響によってゆらぎが生じるのを抑えるため、発光管肩部の厚さを、従来型ランプに比べ非常に厚い5mm以上に設定している。これによって、ゆらぎ(照度変動)が最小となり、照度変動を抑えることができる。   In the conventional lamp structure that suppresses fluctuations in illumination and fluctuations, the influence (disturbance) from other than the lighting device is not considered, and in particular, the influence of the cooling air due to the lamp cooling is not considered. In particular, it has not been found that the thickness of a part of the arc tube (not the total thickness) affects fluctuations. In the present invention, the thickness of the arc tube shoulder is set to 5 mm or more, which is much thicker than that of the conventional lamp, in order to suppress the occurrence of fluctuations due to the influence of the cooling air. As a result, the fluctuation (illuminance fluctuation) is minimized, and the illuminance fluctuation can be suppressed.

ガラス管などから成る放電ランプを製造するとき、加熱によって軟化させて発光管を膨らませる。ランプ製造方法を考慮すると、発光管全体を肉厚の大きい状態で維持することが難しい。そのため、発光管全体を同じ厚さで均一にするよりも、前記発光管の最大径部付近の発光管厚さを、発光管肩部の厚さよりも小さくするのが望ましい。   When manufacturing a discharge lamp made of a glass tube or the like, the arc tube is expanded by being softened by heating. Considering the lamp manufacturing method, it is difficult to maintain the entire arc tube with a large thickness. For this reason, it is desirable to make the arc tube thickness near the maximum diameter portion of the arc tube smaller than the thickness of the arc tube shoulder, rather than making the entire arc tube uniform with the same thickness.

特に、光の透過性に影響を与えないようにするためにも、最大径部付近の発光管厚さを薄くするのがよい。また、光の放射範囲の発光管厚さをほぼ一定にすることにより、照度一定を維持するのが望ましい。   In particular, in order not to affect the light transmission, it is preferable to reduce the thickness of the arc tube near the maximum diameter portion. In addition, it is desirable to maintain a constant illuminance by making the arc tube thickness in the light emission range substantially constant.

一方、封止管を厚くしすぎると、発光管破裂によるランプ破損を起こす危険性がある。すなわち、封止管内部に亀裂が生じたとき、封止管の厚さによって破断が生じにくいことによって発光管に亀裂が先に伝わる恐れがある。そのため、封止管の厚さを前記発光管肩部の厚さよりも小さくするのが望ましい。   On the other hand, if the sealing tube is made too thick, there is a risk of lamp breakage due to the arc tube rupture. That is, when a crack occurs inside the sealing tube, the crack may be transmitted to the arc tube first because it is difficult to break due to the thickness of the sealing tube. Therefore, it is desirable to make the thickness of the sealing tube smaller than the thickness of the arc tube shoulder.

ゆらぎをより効果的に抑えるため、陽極の先端面が、発光管最大径部に沿った平面上に位置するのが望ましい。一方、発光管と封止管との間の接続部分の曲率半径が、2mmより大きくすることにより、封止管と発光管の接続部分が緩やかな曲がり具合となり、応力集中が避けられる。   In order to suppress the fluctuation more effectively, it is desirable that the tip surface of the anode is located on a plane along the maximum diameter portion of the arc tube. On the other hand, when the radius of curvature of the connecting portion between the arc tube and the sealing tube is larger than 2 mm, the connecting portion between the sealing tube and the arc tube is bent gently, and stress concentration is avoided.

本発明によれば、冷却によるランプのゆらぎ、照度変動を抑え、安定したランプ点灯を維持することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress lamp fluctuation and illuminance fluctuation due to cooling, and maintain stable lamp lighting.

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態のショートアーク型放電ランプを照明装置の光源として使用する露光装置を模式的に示した斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view schematically showing an exposure apparatus that uses the short arc type discharge lamp of this embodiment as a light source of an illumination apparatus.

露光装置100は、照明装置120、DMD(Digital Micro-mirror Device)140を備え、パターンを描画テーブル180に形成する。照明装置120は、ショートアーク型放電ランプ(ここでは図示せず)を備え、放電ランプ10から放射された光はDMD140に導かれる。放電ランプ10を点灯している間、放電ランプ10の傍に設けられた冷却装置140は、冷却風を放電ランプ10の口金(ここでは図示せず)に向けて送風する。   The exposure apparatus 100 includes an illumination device 120 and a DMD (Digital Micro-mirror Device) 140 and forms a pattern on the drawing table 180. The lighting device 120 includes a short arc type discharge lamp (not shown here), and light emitted from the discharge lamp 10 is guided to the DMD 140. While the discharge lamp 10 is lit, the cooling device 140 provided near the discharge lamp 10 blows cooling air toward a base (not shown here) of the discharge lamp 10.

図2は、ショートアーク型放電ランプ10の概略的断面図である。図3は、ランプの配光分布(照度分布)を示した図である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the short arc type discharge lamp 10. FIG. 3 is a diagram showing a light distribution (illuminance distribution) of the lamp.

照明装置120内のショートアーク型放電ランプ10は、透明な石英ガラス製の発光管12と、その発光管12内に陰極20、陽極30を備え、陰極20、陽極30は所定間隔Lをもって対向配置される。球状の発光管12の両側には、互いに対向する石英ガラス製の封止管13A、13Bが発光管12と連接し、一体的に形成されている。放電ランプ10は、陽極30が上側、陰極20が下側となり、電極軸Eが鉛直方向に沿うように配置されている。   The short arc type discharge lamp 10 in the lighting device 120 includes a light emitting tube 12 made of transparent quartz glass, and a cathode 20 and an anode 30 in the light emitting tube 12, and the cathode 20 and the anode 30 are arranged to face each other with a predetermined interval L. Is done. On both sides of the spherical arc tube 12, sealing tubes 13A and 13B made of quartz glass facing each other are connected to the arc tube 12 and integrally formed. The discharge lamp 10 is arranged so that the anode 30 is on the upper side, the cathode 20 is on the lower side, and the electrode axis E is along the vertical direction.

封止管13A、13Bの内部には、陰極20、陽極30を支持する導電性の電極支持棒17A、17Bが配設され、金属リング18A、18B、金属箔16A、16Bを介して導電性のリード棒15A、15Bにそれぞれ接続される。封止管13A、13Bは、その両端が口金19A、19Bによって塞がれる。また、封止管13A、13Bは、内部内に設けられたガラス管21A、21B、およびガラス棒23A、23Bと溶着し、これによって発光管12内の放電空間が封止される。発光管12内には、水銀、および希ガスが封入されている。   Inside the sealing tubes 13A and 13B, conductive electrode support rods 17A and 17B for supporting the cathode 20 and the anode 30 are arranged, and the conductive electrodes are provided via the metal rings 18A and 18B and the metal foils 16A and 16B. Connected to the lead bars 15A and 15B, respectively. Both ends of the sealing tubes 13A and 13B are closed by the caps 19A and 19B. Further, the sealing tubes 13A and 13B are welded to the glass tubes 21A and 21B and the glass rods 23A and 23B provided inside, thereby sealing the discharge space in the arc tube 12. Mercury and a rare gas are enclosed in the arc tube 12.

リード棒15A、15Bは外部の電源部(図示せず)に接続されており、リード棒15A、15B、金属箔16A、16B、金属リング18A、18B、そして電極支持棒17A、17Bを介して陰極20、陽極30に電力が供給される。陰極20、陽極30の間に電圧が印加されることにより、電極間でアーク放電が発生し、水銀による光が発光管12の外へ放射される。   The lead rods 15A and 15B are connected to an external power source (not shown), and the cathodes are connected to the lead rods 15A and 15B, the metal foils 16A and 16B, the metal rings 18A and 18B, and the electrode support rods 17A and 17B. 20, power is supplied to the anode 30. When a voltage is applied between the cathode 20 and the anode 30, an arc discharge is generated between the electrodes, and light from mercury is radiated out of the arc tube 12.

陰極20には円錐状先端部20Aが形成され、その先端面は放電面として構成される。一方、陽極30にも円錐状先端部30Aが形成され、その先端面が放電面として構成されている。陰極20、陽極30の先端面の間でアーク放電が発生すると、光が四方に放射する。陰極先端部20Aの先端面には、放電ランプ10を点光源としたときの発光中心(以下、輝点という)Hが定められ、輝点Hから光が放射するものとみなすことができる。   The cathode 20 is formed with a conical tip portion 20A, and the tip surface is configured as a discharge surface. On the other hand, a conical tip 30A is also formed on the anode 30, and the tip surface is configured as a discharge surface. When arc discharge occurs between the tip surfaces of the cathode 20 and the anode 30, light is emitted in all directions. A light emission center (hereinafter referred to as a bright spot) H when the discharge lamp 10 is used as a point light source is defined on the front end face of the cathode front end portion 20A, and it can be considered that light is emitted from the bright spot H.

図3に示す配光分布は、放射された光の中で上下方向、すなわち緯度方向の放射照度を測定することによって得られる。縦軸は照度を示し、基準面(±0°)での照度を100%としたとき、緯度に沿った照度をその割合で表す。ただし、電極軸Eに直交し、陰極20の先端部20Aに沿った水平面F(図2参照)を基準面(0度)とし、この基準面から陽極側にプラス、陰極側マイナスの緯度を規定する。   The light distribution shown in FIG. 3 is obtained by measuring the irradiance in the vertical direction, that is, the latitudinal direction in the emitted light. The vertical axis represents the illuminance. When the illuminance on the reference plane (± 0 °) is 100%, the illuminance along the latitude is represented by the ratio. However, a horizontal plane F (see FIG. 2) perpendicular to the electrode axis E and along the tip 20A of the cathode 20 is defined as a reference plane (0 degree), and a positive latitude and a negative cathode side are defined from the reference plane to the anode side. To do.

放電ランプ10の放射範囲RKは、陰極20、陽極30の配置、サイズ、形状、および陰極20、陽極30との距離間隔などに従って定まる。ここでは、陽極先端部30Aの形状および電極間距離の影響によって、陽極側の放射範囲が0度〜約30度までの範囲に規定される。一方、陰極側の放射範囲は約−60度付近まで及ぶ。   The radiation range RK of the discharge lamp 10 is determined according to the arrangement, size and shape of the cathode 20 and the anode 30 and the distance between the cathode 20 and the anode 30. Here, the radiation range on the anode side is defined as a range from 0 degree to about 30 degrees due to the influence of the shape of the anode tip portion 30A and the distance between the electrodes. On the other hand, the radiation range on the cathode side extends to about -60 degrees.

本実施形態では、発光管12の厚さは全体的に一様ではなく、発光管肩部12T付近の厚さ(肉厚)T1は、発光管最大径部12S付近の厚さT2より大きい。ここで、発光管肩部12Tは、封止管13A、13Bとの接続部12Vに近い発光管部分であって、陽極側に緯度方向+60度付近に相当する発光管部分を示す。   In the present embodiment, the thickness of the arc tube 12 is not uniform overall, and the thickness (thickness) T1 near the arc tube shoulder 12T is larger than the thickness T2 near the arc tube maximum diameter portion 12S. Here, the arc tube shoulder 12T is an arc tube portion close to the connection portion 12V with the sealing tubes 13A and 13B, and indicates an arc tube portion corresponding to the vicinity of +60 degrees in the latitude direction on the anode side.

一方、発光管最大径部12Sは、発光管12の径が最大となる発光部分を示し、ここでは陽極先端部30Aの先端面31Aに沿った平面Gに相当する発光管部分である。最大径部12S付近の厚さT2は5mm未満であり、例えば3mm〜3.5mmの範囲に定められる。一方、発光管肩部12T付近の厚さT1は、5mm以上(例えば、5.3mm〜5.5mm)に定められる。   On the other hand, the arc tube maximum diameter portion 12S indicates a light emission portion where the diameter of the arc tube 12 is maximum, and here is an arc tube portion corresponding to a plane G along the tip surface 31A of the anode tip portion 30A. The thickness T2 in the vicinity of the maximum diameter portion 12S is less than 5 mm, and is set in the range of 3 mm to 3.5 mm, for example. On the other hand, the thickness T1 in the vicinity of the arc tube shoulder 12T is set to 5 mm or more (for example, 5.3 mm to 5.5 mm).

発光管12の放射範囲RK(図3参照)に該当する発光管部分は、その厚さをほぼ一定とし、最大径部12Sの厚さT2となっている。また、発光管肩部12Tの厚さT1は、封止管13A、13Bとの接続部12V付近までほぼ変わらない。一方、封止管13A、13Bの厚さT3は、発光管肩部12Tの厚さT1より小さい。また、封止管13A、13Bと発光管12との接続部12Vにおける曲率半径R1は、2mm以上(例えば10mm)に定められる。   The arc tube portion corresponding to the radiation range RK (see FIG. 3) of the arc tube 12 has a substantially constant thickness and a thickness T2 of the maximum diameter portion 12S. Further, the thickness T1 of the arc tube shoulder 12T is substantially unchanged up to the vicinity of the connection portion 12V with the sealing tubes 13A and 13B. On the other hand, the thickness T3 of the sealing tubes 13A and 13B is smaller than the thickness T1 of the arc tube shoulder 12T. Further, the radius of curvature R1 at the connecting portion 12V between the sealing tubes 13A and 13B and the arc tube 12 is set to 2 mm or more (for example, 10 mm).

図2に示すように、ランプ点灯中、冷却装置140からの冷却風は、主に口金19A、19Bに向けて送風される。この送風方向は、封止管13A、13B内部の過熱状態を防ぐと当時に、発光管12内部まで冷却して発光管12内の温度変動が生じることを防ぐためである。この冷却風により、高温状態になる封止管13A、13B内部が冷却され、高温状態になるのを抑えている。   As shown in FIG. 2, during the lamp lighting, the cooling air from the cooling device 140 is blown mainly toward the caps 19A and 19B. This air blowing direction is to prevent the temperature fluctuation in the arc tube 12 from occurring due to cooling to the inside of the arc tube 12 at that time when the overheating state inside the sealing tubes 13A and 13B is prevented. The cooling air cools the inside of the sealing tubes 13A and 13B that are in a high temperature state, thereby suppressing the high temperature state.

冷却風が直接的に影響を受けるランプ10の構造部分は、封止管13A、13Bに限らず、封止管13A、13Bに近い発光管12の接続部12V、および肩部12T付近まで及ぶ。しかしながら、発光管肩部12Tの厚さT1が通常(約3.0mm)よりも十分厚いため、冷却風の影響が発光管内部12まで及ばず、あるいはその影響は非常に小さい。その結果、封止管13A、13B内部が冷却されても発光管12内部まで冷却されず、発光管12内での温度分布が一様に保持され、ゆらぎを起こす管内対流が抑えられる。   The structural portion of the lamp 10 that is directly affected by the cooling air is not limited to the sealing tubes 13A and 13B, but extends to the connection portion 12V of the arc tube 12 near the sealing tubes 13A and 13B and the vicinity of the shoulder portion 12T. However, since the thickness T1 of the arc tube shoulder 12T is sufficiently thicker than usual (about 3.0 mm), the influence of the cooling air does not reach the inside 12 of the arc tube or the effect is very small. As a result, even if the inside of the sealing tubes 13A and 13B is cooled, it is not cooled to the inside of the arc tube 12, the temperature distribution in the arc tube 12 is kept uniform, and the convection in the tube that causes fluctuation is suppressed.

一方、発光管12の製造には、通常、素材となる石英管をバーナーなどによって過熱し、軟化させて膨らませる作業を伴う。発光管最大径部12Sの厚さT2を小さくするため、発光管厚さ全体を発光管肩部12Tの厚さT1で維持するのに比べ、容易に発光管12を製造することができる。また、厚さによって透過性に影響が生じることを防ぐ。   On the other hand, the production of the arc tube 12 usually involves an operation in which a quartz tube as a material is heated by a burner or the like and softened and expanded. In order to reduce the thickness T2 of the arc tube maximum diameter portion 12S, the arc tube 12 can be manufactured more easily than when the entire arc tube thickness is maintained at the thickness T1 of the arc tube shoulder 12T. In addition, the permeability is prevented from being affected by the thickness.

さらに、発光管12の肉厚の変化は、放射範囲RKの範囲外において生じしており、放射範囲RK内で発光管肉厚がほぼ一定に維持される。そのため、透過性が全体器に均一となり、照度均一性を維持することができる。   Furthermore, the change in the thickness of the arc tube 12 occurs outside the range of the radiation range RK, and the arc tube thickness is maintained substantially constant within the radiation range RK. Therefore, the transparency becomes uniform in the entire device, and the illuminance uniformity can be maintained.

また、陽極先端部30Aの先端面31Aに沿った平面Gが最大径部12Sを通る平面と一致させていることによって、ゆらぎが抑えられる。   Further, the fluctuation G is suppressed by matching the plane G along the tip surface 31A of the anode tip portion 30A with the plane passing through the maximum diameter portion 12S.

一方、封止管13A、13Bについては、亀裂などによるランプ破損を防ぐため、必要以上に厚くすることができない。封止管13A、132Bの厚さT3を大きくすると、封止管13A、13B内に亀裂が生じた場合、封止管13A、13Bが亀裂、破断に到るまで時間がかかり、発光管12に亀裂が先に伝わり、ランプ破裂を引き起こす恐れがある。そのため、封止管13Aの厚さT3は発光管肩部12Tの厚さより小さく設定される。   On the other hand, the sealing tubes 13A and 13B cannot be made thicker than necessary in order to prevent lamp damage due to cracks or the like. When the thickness T3 of the sealing tubes 13A and 132B is increased, if cracks occur in the sealing tubes 13A and 13B, it takes time until the sealing tubes 13A and 13B crack and break. There is a risk that the crack will propagate first and cause a lamp burst. Therefore, the thickness T3 of the sealing tube 13A is set smaller than the thickness of the arc tube shoulder 12T.

発光管肩部12Tの厚さT1を大きくし、また、封止管13A、13Bの厚さT3と発光管肩部12Tの厚さT1とが異なるように構成しているため、発光管接続部12Vに応力集中がかかりやすい。しかしながら、接続部12Vの曲率半径R1が2mm以上と曲率を小さく設定している。そのため、応力集中を防ぐことができる。   Since the thickness T1 of the arc tube shoulder 12T is increased and the thickness T3 of the sealing tubes 13A and 13B is different from the thickness T1 of the arc tube shoulder 12T, the arc tube connection portion Stress concentration tends to be applied to 12V. However, the curvature radius R1 of the connecting portion 12V is set to be as small as 2 mm or more. Therefore, stress concentration can be prevented.

なお、冷却風の影響によるゆらぎが発光管肩部12Tの厚さに関連することから、発光管12の厚さを全体的に肩部12Tの厚さT1に一致させてもよい。また、陽極、電極の配置方向、位置等に基づき、発光管肩部を規定、特定することも可能である。また、ショートアーク型放電ランプを露光装置以外に使用してもよい。   Since the fluctuation due to the influence of the cooling air is related to the thickness of the arc tube shoulder 12T, the thickness of the arc tube 12 may be entirely matched with the thickness T1 of the shoulder 12T. It is also possible to define and specify the arc tube shoulder based on the arrangement direction and position of the anode and electrode. A short arc type discharge lamp may be used in addition to the exposure apparatus.

上記構成の有効性を確認するため、発光管肩部12Sの厚さ、そして冷却風の強さを変えながら、発光管12内部のゆらぎ(照度変動)を計測した。上述した構成による放電ランプを鉛直方向に沿って配置し、冷却風を口金に向けて送風させながら点灯させた。基準面Fから約60度の発光管厚さを、発光管肩部12Tの厚さT1としている。   In order to confirm the effectiveness of the above configuration, the fluctuation (illuminance fluctuation) inside the arc tube 12 was measured while changing the thickness of the arc tube shoulder 12S and the strength of the cooling air. The discharge lamp having the above-described configuration was arranged along the vertical direction, and was lit while the cooling air was blown toward the base. The arc tube thickness of about 60 degrees from the reference plane F is the thickness T1 of the arc tube shoulder 12T.

図4は、発光管肩部の厚さに対するゆらぎの大きさを示したグラフである。   FIG. 4 is a graph showing the magnitude of fluctuation with respect to the thickness of the arc tube shoulder.

横軸は、発光管肩部12Tの厚さT1(mm)を表し、縦軸はゆらぎの大きさを表す。ゆらぎは照度変動として計測し、緯度方向+30度において波長350nm付近に感度領域のある照度計によって照度を測定した。そして、5秒毎に平均化し、「(最大値−最小値)÷平均値」によってゆらぎの値Rを求めた。なお、照度変動率としてゆらぎの大きさを算出することも可能である。   The horizontal axis represents the thickness T1 (mm) of the arc tube shoulder 12T, and the vertical axis represents the magnitude of fluctuation. Fluctuations were measured as illuminance fluctuations, and illuminance was measured with an illuminometer having a sensitivity region near a wavelength of 350 nm in the latitude direction +30 degrees. Then, averaging was performed every 5 seconds, and a fluctuation value R was obtained by “(maximum value−minimum value) ÷ average value”. It is also possible to calculate the magnitude of fluctuation as the illuminance fluctuation rate.

冷却風は、発光管肩部12Sが過冷却状態の「強」、発光管肩部12Sへの冷却風が弱い「中」、発光管肩部12Sへ冷却風が当たらない「弱」という3段階に設定され、「強」、「中」、「弱」における発光管肩部12Sの温度は、それぞれ約470℃、約700℃、約800℃になる。   The cooling air has three stages: “strong” when the arc tube shoulder 12S is supercooled, “medium” where the cooling air to the arc tube shoulder 12S is weak, and “weak” where the cooling air does not hit the arc tube shoulder 12S. The temperatures of the arc tube shoulder 12S in “strong”, “medium”, and “weak” are about 470 ° C., about 700 ° C., and about 800 ° C., respectively.

発光管肩部12Tの厚さT1が約3.0mm〜約5.5mmの範囲(特に、3.5〜4.0mm、および5.3mm以上の範囲)にある放電ランプを複数本用意し、冷却風の強さを変えながらゆらぎRを測定した。そして、測定プロットに基づき、厚さT1とゆらぎRの相関関係を示す曲線W1〜W3を規定している(図4参照)。曲線W1、W2、W3は、それぞれ「強」、「中」、「弱」の冷却に対応する。   Preparing a plurality of discharge lamps having a thickness T1 of the arc tube shoulder 12T in a range of about 3.0 mm to about 5.5 mm (particularly, a range of 3.5 to 4.0 mm and 5.3 mm or more); The fluctuation R was measured while changing the strength of the cooling air. Then, based on the measurement plot, curves W1 to W3 indicating the correlation between the thickness T1 and the fluctuation R are defined (see FIG. 4). Curves W1, W2, and W3 correspond to “strong”, “medium”, and “weak” cooling, respectively.

図4から明らかなように、発光管肩部12Tの厚さT1が5.0mm以上の場合、ゆらぎRはほぼ最小値(65前後)に収まり、厚さT1が3.0mm〜5.0mmの範囲にある場合に比べて照度変動が少なく、安定している。特に、厚さ3.0mm〜5.0mmの範囲では冷却風レベルによってバラツキが生じるが、厚さT1が5.0mm以上の場合、いずれの冷却風のレベルによっても、ゆらぎRにバラツキがなく低い値に抑えられる。   As can be seen from FIG. 4, when the thickness T1 of the arc tube shoulder 12T is 5.0 mm or more, the fluctuation R is almost within the minimum value (around 65), and the thickness T1 is 3.0 mm to 5.0 mm. Compared to the range, the illuminance fluctuation is small and stable. In particular, in the thickness range of 3.0 mm to 5.0 mm, variation occurs depending on the cooling air level. However, when the thickness T1 is 5.0 mm or more, the fluctuation R does not vary and is low regardless of the level of the cooling air. The value is suppressed.

本実施形態のショートアーク型放電ランプを照明装置として使用する露光装置を模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically the exposure apparatus which uses the short arc type discharge lamp of this embodiment as an illuminating device. ショートアーク型放電ランプの概略的断面図である。It is a schematic sectional drawing of a short arc type discharge lamp. ランプの配光分布(照度分布)を示した図である。It is the figure which showed the light distribution (illuminance distribution) of the lamp | ramp. 発光管肩部の厚さに対するゆらぎの大きさを示したグラフである。It is the graph which showed the magnitude | size of the fluctuation | variation with respect to the thickness of an arc tube shoulder part.

符号の説明Explanation of symbols

10 ショートアーク型放電ランプ
12 発光管
12S 発光管最大径部
12T 発光管肩部
13A、13B 封止管
RK 放射範囲
F 基準面(陰極先端部を含む平面)
G 陽極先端面を含む平面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Short arc type discharge lamp 12 Arc tube 12S Arc tube maximum diameter part 12T Arc tube shoulder part 13A, 13B Sealing tube RK Radiation range F Reference plane (plane including cathode tip)
G Plane including anode tip

Claims (7)

対向する陽極と陰極を内部に設けた発光管と、
前記発光管と連接し、前記陽極と前記陰極を支持する封止管とを備え、
前記陰極の先端部を基準として、電極軸に直交し、前記先端部を含む平面からの角度60度付近の発光管肩部の厚さが、5mm以上であり、
前記発光管の最大径部付近の発光管厚さが、前記発光管肩部の厚さよりも小さく、
光の放射範囲に相当する発光管部分の厚さが、ほぼ一定であり、
発光管部分の厚さの変化が、光の放射範囲外において生じていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
An arc tube provided with an opposing anode and cathode inside;
A sealing tube connected to the arc tube and supporting the anode and the cathode;
Relative to the distal end portion of the cathode, and perpendicular to the electrode axis, the thickness of the arc tube shoulder near the angle 60 degrees from the plane including the tip state, and are more 5 mm,
The arc tube thickness near the maximum diameter portion of the arc tube is smaller than the thickness of the arc tube shoulder,
The thickness of the arc tube portion corresponding to the light emission range is substantially constant,
A short arc discharge lamp characterized in that the change in thickness of the arc tube portion occurs outside the light emission range .
前記発光管の最大径部付近の発光管厚さが、3〜3.5mmの範囲に定められ、
前記発光管肩部の厚さが、5.3〜5.5mmの範囲に定められることを特徴とする請求項1に記載のショートアーク型放電ランプ。
The arc tube thickness near the maximum diameter portion of the arc tube is determined in the range of 3 to 3.5 mm,
The short arc type discharge lamp according to claim 1, wherein a thickness of the arc tube shoulder is set in a range of 5.3 to 5.5 mm .
電極軸が鉛直方向に沿うように配置されていることを特徴とする請求項に記載のショートアーク型放電ランプ。 2. The short arc type discharge lamp according to claim 1 , wherein the electrode axis is disposed along the vertical direction . 前記封止管の厚さが、前記発光管肩部の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to any one of claims 1 to 3, wherein a thickness of the sealing tube is smaller than a thickness of a shoulder portion of the arc tube. 前記発光管と前記封止管との間の接続部分の曲率半径が、2mmより大きいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のショートアーク型放電ランプ。   The short arc type discharge lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein a radius of curvature of a connection portion between the arc tube and the sealing tube is larger than 2 mm. 請求項1乃至5のいずれかに記載されたショートアーク型放電ランプを有する照明装置と、
前記ショートアーク型放電ランプを冷却する冷却装置と
を備えたことを特徴とする露光装置。
An illumination device having the short arc type discharge lamp according to any one of claims 1 to 5,
An exposure apparatus comprising: a cooling device that cools the short arc discharge lamp.
対向する陽極と陰極を内部に設けた発光管と、
前記発光管と連接し、前記陽極と前記陰極を支持する封止管とを備え、
前記封止管との接続部と前記発光管の最大径部との間にあって光の放射範囲外にある発光管肩部の厚さを、5mm以上とし、
前記発光管の最大径部付近の発光管厚さが、前記発光管肩部の厚さよりも小さく、
光の放射範囲に相当する発光管部分の厚さが、ほぼ一定であり、
発光管部分の厚さの変化が、光の放射範囲外において生じていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
An arc tube provided with an opposing anode and cathode inside;
A sealing tube connected to the arc tube and supporting the anode and the cathode;
The thickness of the shoulder of the arc tube that is between the connecting portion with the sealing tube and the maximum diameter portion of the arc tube and is outside the light emission range is 5 mm or more ,
The arc tube thickness near the maximum diameter portion of the arc tube is smaller than the thickness of the arc tube shoulder,
The thickness of the arc tube portion corresponding to the light emission range is substantially constant,
A short arc discharge lamp characterized in that the change in thickness of the arc tube portion occurs outside the light emission range .
JP2008239756A 2008-09-18 2008-09-18 Short arc type discharge lamp Active JP5258473B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008239756A JP5258473B2 (en) 2008-09-18 2008-09-18 Short arc type discharge lamp

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008239756A JP5258473B2 (en) 2008-09-18 2008-09-18 Short arc type discharge lamp

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010073488A JP2010073488A (en) 2010-04-02
JP5258473B2 true JP5258473B2 (en) 2013-08-07

Family

ID=42205081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008239756A Active JP5258473B2 (en) 2008-09-18 2008-09-18 Short arc type discharge lamp

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5258473B2 (en)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60200455A (en) * 1984-03-24 1985-10-09 Toshiba Corp Miniature metal halide lamp
JPH0574420A (en) * 1991-03-31 1993-03-26 Toshiba Lighting & Technol Corp Metal vapor discharge lamp
JPH0652829A (en) * 1992-07-31 1994-02-25 Toshiba Lighting & Technol Corp High-pressure metallic vapor discharge lamp
US6400076B1 (en) * 1996-05-14 2002-06-04 General Electric Company Xenon metal halide lamp having improved thermal gradient characteristics for longer lamp life
JPH10172509A (en) * 1996-12-16 1998-06-26 Toshiba Lighting & Technol Corp High pressure discharge lamp device, image display device, and lighting system
JP3475815B2 (en) * 1998-11-10 2003-12-10 ウシオ電機株式会社 Short arc discharge lamp
US6724144B2 (en) * 2000-03-21 2004-04-20 Japan Storage Battery Co., Ltd. Discharge lamp
JP2003234085A (en) * 2001-12-05 2003-08-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd High pressure electric discharge lamp and lamp unit
JP4432735B2 (en) * 2004-11-08 2010-03-17 セイコーエプソン株式会社 Light source device and projector
JP2007220444A (en) * 2006-02-16 2007-08-30 Hitachi Lighting Ltd Metal halide lamp
JP2008084550A (en) * 2006-09-25 2008-04-10 Toshiba Lighting & Technology Corp High-pressure discharge lamp, high-pressure discharge lamp lighting device and lighting system
JP2009277406A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Panasonic Corp High-pressure discharge lamp and lamp unit using the same, and projector using the lamp unit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010073488A (en) 2010-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6371275B2 (en) Discharge lamp
JP5258473B2 (en) Short arc type discharge lamp
EP1607997B1 (en) Method for producing high-pressure discharge lamp, high-pressure discharge lamp and lamp unit using such high-pressure discharge lamp, and image display
JP2009170327A (en) Flash lamp, and manufacturing method of flash lamp
JP2006526170A (en) High-pressure discharge lamp with reflector and cooling device
JP5271855B2 (en) Illumination device provided with windproof member
KR101689922B1 (en) Short arc type mercury lamp
JP2013073697A (en) Short arc type discharge lamp
JP2009283226A (en) Metal halide lamp
US9245729B2 (en) Discharge lamp and vehicle lamp
JP6523868B2 (en) Lighting device provided with a windproof member
JP7290248B2 (en) discharge lamp
JP2019046562A (en) Discharge lamp
JP2008251391A (en) High-pressure discharge lamp
JP2006236756A (en) Short-arc type discharge lamp
US20100176723A1 (en) High pressure mercury lamp
JP2015065106A (en) Direct water-cooled type ultraviolet lamp
JP6295776B2 (en) Discharge lamp and discharge lamp manufacturing method
CN111370292A (en) Discharge lamp and lighting device
JP2010027528A (en) Extra-high pressure mercury lamp
JP2011228037A (en) Ultra-high pressure mercury vapor lamp
JP2003132840A (en) Ultrahigh-pressure mercury lamp and semiconductor aligner using the same
JP2018092860A (en) Discharge lamp
JP2017027909A (en) Short arc discharge lamp
EP2927931A1 (en) Discharge lamp and lighting tool for vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110817

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130423

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160502

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5258473

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250