JP5397401B2 - Short arc type discharge lamp - Google Patents
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Description
本発明は、ショートアーク型放電ランプに関し、特に、紫外線を利用した半導体検査装置用光源、プロジェクタ装置用光源、あるいは、露光装置用光源として好適に用いられるショートアーク型放電ランプに関する。 The present invention relates to a short arc type discharge lamp, and more particularly, to a short arc type discharge lamp suitably used as a light source for a semiconductor inspection apparatus, a light source for a projector apparatus, or a light source for an exposure apparatus using ultraviolet rays.
ショートアーク型放電ランプは、高輝度が得られる、点光源を形成することができると共に小型であるなどの利点を有するものであることから、例えば、半導体検査装置用光源、プロジェクタ装置用光源、あるいは、露光装置用光源として好適に用いられている。
このようなショートアーク型放電ランプにおいては、一層の小型化が求められており、例えば特許文献1の特開平08−287867号公報には、顕微鏡などの検査装置用の光源として用いられる、放電容器における発光管部の内容積が例えば300mm3 程度とされた小型のショートアーク型放電ランプが開示されており、また、特許文献2の特開2007−123140号公報には、プロジェクタ装置用の光源として用いられる、放電容器における発光管部の内容積が例えば214mm3 とされた小型のショートアーク型放電ランプが開示されている。
Since the short arc type discharge lamp has advantages such as high brightness, a point light source and a small size, for example, a light source for a semiconductor inspection device, a light source for a projector device, or It is preferably used as a light source for an exposure apparatus.
Such a short arc type discharge lamp is required to be further downsized. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-287867 of Patent Document 1 discloses a discharge vessel used as a light source for an inspection apparatus such as a microscope. Discloses a small short arc discharge lamp in which the inner volume of the arc tube portion is, for example, about 300 mm 3, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-123140 discloses a light source for a projector apparatus. There is disclosed a small short arc type discharge lamp in which the inner volume of an arc tube portion in a discharge vessel is, for example, 214 mm 3 .
図4は、従来のショートアーク型放電ランプの一例における構成の概略を示す説明図、図5は、図4における破線で囲まれた領域の拡大断面図である。
このショートアーク型放電ランプ40は、内部に放電空間を形成する略球形状または略楕円球形状の発光管部42と、この発光管部42の両端の各々に連続する封止部43とを有する、例えば石英ガラスよりなる放電容器41を備えており、発光管部42の内部には、陰極21および陽極25が互いに対向して配置されていると共に、発光物質としての水銀と、バッファガスとしての希ガスと、ハロゲンサイクルを行なうためのハロゲンとが封入されている。
陰極21は、先端が概略円錐形とされたロッド状の電極軸部22と、この電極軸部22の先端側部分に設けられた、易電子放射物質を含有するコイル部23とにより構成されており、封止部43に気密に埋設された金属箔28を介して封止部43の外端より軸方向外方に突出して延びる外部リード27に電気的に接続されている。
陽極25は、先端が概略円錐形とされたロッド状のものであって、封止部43に気密に埋設された金属箔28を介して封止部43の外端より軸方向外方に突出して延びる外部リード27に電気的に接続されている。
FIG. 4 is an explanatory view showing an outline of the configuration of an example of a conventional short arc type discharge lamp, and FIG. 5 is an enlarged sectional view of a region surrounded by a broken line in FIG.
The short arc
The
The
このようなショートアーク型放電ランプ40においては、通常、ランプ点灯用電源(図示せず)からの通電により陰極21が加熱されることに伴ってコイル部23に含有された易電子放射物質が加熱され、これにより放射される電子の作用によってグロー放電からアーク放電への移行が速やかに行われて、高いランプ始動性を得ることができるものとされている。
In such a short arc
しかしながら、放電容器41における発光管部42の内容積が例えば300mm3 以下とされた小型のショートアーク型放電ランプ40においては、陰極21におけるコイル部23の軸方向後端部の外周面と発光管部42の内面とが近接するようになり、ランプ始動時において、通電により加熱されるコイル部23の熱が温度の低い(冷えた)状態にある発光管部42に奪われて易電子放射物質の昇温が阻害されるので、易電子放射物質からの電子の放射効率が低下して十分なランプ始動性が得られないことがある、という問題が生ずる。
However, in a small short arc
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、十分に高いランプ始動性が得られると共に長い使用寿命が得られる小型のショートアーク型放電ランプを提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a small short arc type discharge lamp that can obtain a sufficiently high lamp startability and a long service life. .
本発明のショートアーク型放電ランプは、一対の電極が内部に対向配置された、外面形状が略球形状または略楕円球形状の発光管部および当該発光管部の両端の各々に連続する封止部を有する放電容器を備え、当該一対の電極の少なくとも一方の電極が電極軸部の先端部に易電子放射物質を含有するコイル部が形成されてなるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記発光管部の前記一方の電極の周囲を囲繞する内面は、前記放電容器の管軸に沿った断面において、少なくともアーク形成領域の周囲を囲繞する内面領域を構成する、発光管部の外表面に沿った略球面状または略楕円球面状の外方に凸の第1の湾曲部およびこの第1の湾曲部に連続する内方に凸の第2の湾曲部を有しており、当該第2の湾曲部は、前記第1の湾曲部が延長された仮想球面または仮想楕円球面より外方に位置されており、前記第1の湾曲部と前記第2の湾曲部の境界位置である第1の変曲点が、前記コイル部の周囲を囲繞する内面領域内に位置されており、
前記発光管部における前記一方の電極の周囲を囲繞する内面は、前記電極軸部の軸方向に沿った断面において、前記第2の湾曲部に連続する外方に凸の第3の湾曲部をさらに有しており、前記第2の湾曲部と前記第3の湾曲部の境界位置である第2の変曲点が、前記コイル部の周囲を囲繞する内面領域より前記封止部側に位置されていることを特徴とする。
The short arc type discharge lamp of the present invention includes a light emitting tube portion having a substantially spherical shape or a substantially elliptical spherical outer shape in which a pair of electrodes are arranged opposite to each other, and a sealing continuous to both ends of the light emitting tube portion. In a short arc type discharge lamp comprising a discharge vessel having a portion, wherein at least one of the pair of electrodes is formed with a coil portion containing an electron-emitting material at the tip of the electrode shaft portion,
The inner surface surrounding the periphery of the one electrode of the arc tube portion constitutes at least an inner surface region surrounding the arc forming region in a cross section along the tube axis of the discharge vessel. A first curved portion projecting outward in a substantially spherical shape or a substantially elliptical spherical shape along the first curved portion, and a second curved portion projecting inward that is continuous with the first curved portion . The second bending portion is positioned outward from the virtual spherical surface or the virtual elliptic spherical surface from which the first bending portion is extended, and is a boundary position between the first bending portion and the second bending portion. 1 inflection point is located in the inner surface region surrounding the periphery of the coil portion;
The inner surface surrounding the periphery of the one electrode in the arc tube portion has an outwardly projecting third curved portion continuous with the second curved portion in a cross section along the axial direction of the electrode shaft portion. And a second inflection point, which is a boundary position between the second bending portion and the third bending portion, is located closer to the sealing portion than an inner surface region surrounding the coil portion. It is characterized by being.
また、本発明のショートアーク型放電ランプにおいては、前記発光管部の前記第2の変曲点の位置における内径が、前記コイル部の後端の外径より大きく、前記第2の変曲点の位置と、前記発光管部の内面が前記電極軸部の外周面に最接近する最内縁位置との間の軸方向長さが、前記第1の変曲点の位置と、前記第2の変曲点の位置と間の軸方向長さより小さい構成とされていることが好ましい。 In the short arc type discharge lamp of the present invention, an inner diameter of the arc tube portion at the position of the second inflection point is larger than an outer diameter of a rear end of the coil portion, and the second inflection point. The axial length between the position of the arc tube and the innermost edge position where the inner surface of the arc tube portion is closest to the outer peripheral surface of the electrode shaft portion is the position of the first inflection point, and the second It is preferable that the axial length between the inflection point and the position is smaller.
本発明のショートアーク型放電ランプによれば、一方の電極におけるコイル部の外周面と、発光管部の内面との間に十分な大きさの離間距離が確保されるので、ランプ始動時において、コイル部の熱が発光管部に伝熱されてコイル部の昇温が阻害されることが防止される結果、コイル部に含有された易電子放射物質からの電子の放出が良好に行われて当該易電子放射物質による所期の始動補助効果が確実に得られ、従って、優れたランプ始動性が得られる。しかも、コイル部の構成部材が蒸発して発光管部の内面に付着することによる放電容器の黒化が生ずることが抑制される。 According to the short arc type discharge lamp of the present invention, a sufficiently large separation distance is ensured between the outer peripheral surface of the coil portion of one electrode and the inner surface of the arc tube portion. As a result of preventing the heat of the coil part from being transferred to the arc tube part and hindering the temperature rise of the coil part, the emission of the electrons from the easy electron emitting material contained in the coil part is performed well. The desired starting assist effect by the electron-emitting material is surely obtained, and thus excellent lamp startability is obtained. Moreover, blackening of the discharge vessel due to evaporation of the constituent members of the coil portion and adhesion to the inner surface of the arc tube portion is suppressed.
また、発光管部の内面がコイル部の外周面との間に十分な大きさの離間距離が確保される形状でありながら、発光管部内に封入された水銀が未蒸発な状態で溜まってしまうような微小空間が形成されることがないので、所期の発光管部内の圧力(水銀蒸気圧)を得ることができてランプを安定して確実に点灯させることができる。 In addition, mercury sealed in the arc tube portion accumulates in an unevaporated state while the inner surface of the arc tube portion has a shape that ensures a sufficiently large separation distance from the outer peripheral surface of the coil portion. Since such a minute space is not formed, the desired pressure (mercury vapor pressure) in the arc tube can be obtained, and the lamp can be lit stably and reliably.
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、本発明のショートアーク型放電ランプの一例における構成の概略を示す説明図、図2は、図1における破線で囲まれた領域の拡大断面図である。
この実施の形態に係るショートアーク型放電ランプ10は、直流点灯式のものであって、内部に放電空間を形成する外面形状が略球形状または略楕円球形状の発光管部12と、この発光管部12の両端の各々に連続する封止部13A,13Bとを有する、例えば石英ガラスよりなる放電容器11を備えており、発光管部12の内部には、陰極21および陽極25が互いに対向して配置されている。ここに、陰極21および陽極25の電極間距離は、2.0mm以下であって、例えば0.5〜2.0mmである。図1において、29は、放電容器11における封止部13A,13Bの一部を受容した状態で装着されたベースである。
このショートアーク型放電ランプ10は、例えば陰極21が上方に位置される姿勢で垂直点灯される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of the configuration of an example of a short arc type discharge lamp according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of a region surrounded by a broken line in FIG.
A short arc
The short arc
陰極21は、例えばタングステンよりなり、先端が概略円錐形とされたロッド状の電極軸部22と、この電極軸部22の先端側部分に設けられた、易電子放射物質(以下、「エミッタ」という。)を含有するコイル部23とにより構成されており、電極軸部22の基端部が封止部13Aに気密に埋設された例えばモリブデンよりなる金属箔28の先端側部分に接合され、これにより、先端部が金属箔28の後端側部分に接合されて封止部13Aの外端より軸方向外方に突出して延びる外部リード27に金属箔28を介して電気的に接続されている。
コイル部23は、例えば、酸化トリウム(ThO2 )、酸化ランタン(La2 O3 )などのエミッタが含有されたタングステン、または、トリウムタングステン(トリウムの含有量が例えば2wt%程度)よりなる線材が電極軸部22の外周面に、例えば軸方向に均一な外径で、軸方向に沿って延びるよう巻回されて形成されている。エミッタの含有量は、例えば0.1〜3.0wt%であることが好ましい。
The
For example, the
陽極25は、例えばタングステンよりなり、先端が概略円錐形とされたロッド状のものであって、基端部が封止部13Bに気密に埋設された例えばモリブデンよりなる金属箔28の先端側部分に接合され、これにより、先端部が金属箔28の後端側部分に接合されて封止部13Bの外端より軸方向外方に突出して延びる外部リード27に金属箔28を介して電気的に接続されている。
The
また、発光管部12の内部には、発光物質としての水銀と、バッファガスとしての希ガスと、ハロゲンサイクルを行なうためのハロゲンとが封入されている。
水銀の封入量は、0.20mg/mm3 以下であって、例えば0.10mg/mm3 である。
希ガスは、例えばアルゴンガスであり、その封入量は例えば13kPaである。
ハロゲンは、例えば臭素であって、その封入量は、2.0×10−4 μmol/mm3 〜7.0×10-3μmol/mm3 の範囲であって、例えば3.0×10−4 μmol/mm3 である。なお、ハロゲンの封入量は前記範囲に限定されるものではない。
Further, inside the
Amount of enclosed mercury is a by 0.20 mg / mm 3 or less, such as 0.10 mg / mm 3.
The rare gas is, for example, argon gas, and the enclosed amount is, for example, 13 kPa.
Halogen is, for example, a bromine, its added amount, in the range of 2.0 × 10- 4 μmol / mm 3 ~7.0 × 10 -3 μmol / mm 3, for example, 3.0 × 10- 4 μmol / mm 3 . Note that the amount of enclosed halogen is not limited to the above range.
而して、上記のショートアーク型放電ランプ10においては、放電容器11における発光管部12の内面が次のような形状を有する。
すなわち、発光管部12における陰極21の周囲を囲繞する内面R1は、図2に示すように、放電容器11の管軸方向に沿った断面において、少なくともアーク形成領域(電極間領域)の周囲を囲繞する内面領域を構成する外方に凸の第1の湾曲部15と、この第1の湾曲部15に連続する内方に凸の第2の湾曲部16と、この第2の湾曲部16に連続する外方に凸の第3の湾曲部17と、この第3の湾曲部17に連続する内方に凸の屈曲部18とを有している。そして、第1の湾曲部15と第2の湾曲部16との境界位置である第1の変曲点P1がコイル部23の周囲を囲繞する内面領域内に位置されると共に、第2の湾曲部16と第3の湾曲部17との境界位置である第2の変曲点P2がコイル部23の周囲を囲繞する内面領域より封止部13A側に位置されている。
また、発光管部12における陽極25の周囲を囲繞する内面R2は、陰極21の周囲を囲繞する内面を構成する第1の湾曲部15により構成されている。
Thus, in the short arc
That is, the inner surface R1 surrounding the periphery of the
Further, the inner surface R <b> 2 that surrounds the periphery of the
第1の湾曲部15は、例えば発光管部12の外表面に沿った略球面状または略楕円球面状とされており、第2の湾曲部16は、例えば略球面状または略楕円球面状とされている。ここに、第1の湾曲部15の曲率半径および第2の湾曲部16の曲率半径は、互いに同一の大きさであっても、異なる同大きさであっても、いずれであってもよい。
また、第3の湾曲部17は、例えば第1の湾曲部15および第2の湾曲部16より曲率半径の小さい略球面状または略楕円球面状とされている。
The first
In addition, the
第1の変曲点P1の位置は、コイル部23の先端縁より1.0〜2.0mmの範囲内の箇所の周囲を囲繞する内面領域内に位置されていることが好ましい。これにより、陰極21におけるコイル部23の外周面と、発光管部12の内面との間に十分な大きさの離間距離を確実に確保することができる。
The position of the first inflection point P <b> 1 is preferably located in an inner surface region that surrounds a portion within a range of 1.0 to 2.0 mm from the tip edge of the
発光管部12の内面における第2の変曲点P2の位置においては、陰極21におけるコイル部23の後端の外径より大きい内径を有しており、これにより、コイル部23の後端より軸方向後方側において電極軸部22の周りに略環状空間Gが形成されてコイル部23後端の外周面と発光管部12の内周面との間に十分な大きさの離間距離が確保された状態とされている。
At the position of the second inflection point P <b> 2 on the inner surface of the
また、第2の変曲点P2と、発光管部12の内面が電極軸部22の外周面に最接近する軸方向における最内縁位置Qとの間の軸方向長さX1が、第1の変曲点P1と第2の変曲点P2との間の軸方向長さ(第2の湾曲部16の軸方向長さ)X2より小さい状態とされている。このような構成とされていることにより、コイル部23の後端より軸方向後方側において、発光管部12の内面と電極軸部22の外面との間に、未蒸発の水銀が溜まるような微小空間が形成されることが抑制される。
The axial length X1 between the second inflection point P2 and the innermost edge position Q in the axial direction in which the inner surface of the
上記のショートアーク型放電ランプ10の構成例を示すと、例えば、発光管部12の内容積が300mm3 以下、例えば150〜200mm3 、発光管部12の最大外径がφ8〜φ11mm、発光管部12の最大内径がφ5〜φ8mm、第1の変曲点P1の位置における内径がφ4〜φ7mm(<発光管部12の最大内径)、第2の変曲点P2の位置における内径がφ3〜φ6mm(コイル部の最大外径<第2の変曲点P2における内径<第1の変曲点P1における内径)、陰極21における電極軸部22の外径がφ0.5〜φ0.9mm、陰極21におけるコイル部23の軸方向長さが2〜5mm、最大外径がφ1.2〜φ1.8mm、第1の変曲点P1と第2の変曲点P2との軸方向長さ(X2)が2〜4mm、第2の変曲点P2と、発光管部12の内面が陰極21における電極軸部22の外周面に最接近する最内縁位置Qとの間の軸方向長さ(X1)が1〜3mm(<X2)、定格電力が95〜105Wである。
When showing a configuration example of a short arc
而して、上記構成のショートアーク型放電ランプ10によれば、発光管部12の陰極21の周囲を囲繞する内面R1が、放電容器11の管軸に沿った断面において、少なくともアーク形成領域の周囲を囲繞する内面領域を構成する外方に凸の第1の湾曲部15と、この第1の湾曲部15に連続する内方に凸の第2の湾曲部16と、この第2の湾曲部16に連続する外方に凸の第3の湾曲部17とを有し、第1の変曲点P1が、陰極21におけるコイル部23の周囲を囲繞する内面領域内に位置されると共に、第2の変曲点P2が、コイル部23の周囲を囲繞する内面領域より陰極21に係る封止部13A側に位置された形状とされていることにより、第2の湾曲部16が放電容器11の管軸と略平行に延びるよう形成された状態となり、陰極21におけるコイル部23の外周面と、発光管部12の内面との間に十分な大きさの離間距離が確保される。これにより、ランプ始動時において、通電により陰極21が加熱されることにより加熱されるコイル部23の熱が発光管部12に伝熱されてコイル部23の昇温が阻害されることを防止することができる結果、コイル部23に含有されたエミッタからの電子の放出が良好に行われて当該エミッタによる所期の始動補助効果を確実に得ることができ、従って、高いランプ始動性を有するものとなる。しかも、コイル部23の構成部材が蒸発して発光管部12の内面に付着することによる放電容器11の黒化が生ずることを確実に抑制することができるので、所期の照度を長時間の間にわたって維持することができて長い使用寿命を有するものとなる。
Thus, according to the short arc
また、発光管部12における第2の変曲点P2の位置の内径が、コイル部23の後端における外径より大きく、第2の変曲点P2と、発光管部12の内面が陰極21における電極軸部22の外周面に最接近する最内縁位置Qとの間の軸方向長さX1が、第1の変曲点P1と第2の変曲点P2との軸方向長さX2より小さい構成とされていることにより、発光管部12の内面がコイル部23の外周面との間に十分な大きさの離間距離が確保される形状でありながら、発光管部12内に封入された水銀が未蒸発な状態で溜まってしまうような微小空間が形成されることがないので、所期の発光管部12内の圧力(水銀蒸気圧)を得ることができてショートアーク型放電ランプ10を安定して確実に点灯させることができる。
Further, the inner diameter of the position of the second inflection point P2 in the
以上においては、直流点灯方式のショートアーク型放電ランプについて説明したが、本発明は、交流点灯方式のものにおいても適用することができる。
図3は、本発明のショートアーク型放電ランプの他の例における構成の概略を示す拡大断面図である。
この実施の形態に係るショートアーク型放電ランプにおいては、放電容器11における発光管部12の内部に互いに対向して配置される一対の電極31,31の各々が、先端が概略円錐形とされたロッド状の電極軸部32と、この電極軸部32の先端側部分に設けられた、エミッタを含有するコイル部33とにより構成されており、発光管部12の内面が次のような形状を有することの他は、図1および図2に示すショートアーク型放電ランプ10と同一の構成を有する。
発光管部12における各々の電極31,31の周囲領域R1の内面は、放電容器11の管軸方向に沿った断面において、少なくともアーク形成領域の周囲を囲繞する内面領域を構成する外方に凸の第1の湾曲部15と、この第1の湾曲部15の後端に連続する内方に凸の第2の湾曲部16と、この第2の湾曲部16の後端に連続する外方に凸の第3の湾曲部17と、この第3の湾曲部17の後端に連続する内方に凸の屈曲部18とを有し、第1の変曲点P1がコイル部23の周囲を囲繞する内面領域内に位置されると共に、第2の変曲点P2がコイル部23の周囲を囲繞する内面領域より封止部13側に位置された形状を有する。
In the above, the short arc type discharge lamp of the DC lighting system has been described, but the present invention can also be applied to the AC lighting system.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an outline of the configuration of another example of the short arc type discharge lamp of the present invention.
In the short arc type discharge lamp according to this embodiment, each of the pair of
The inner surface of the peripheral region R1 of each of the
この実施形態に係るショートアーク型放電ランプにおいても、図1および図2に示すショートアーク型放電ランプ10と同様の効果を得ることができる。
Also in the short arc type discharge lamp according to this embodiment, the same effect as that of the short arc
以下、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
<実験例1>
図1および図2に示す構成に従って、本発明に係るショートアーク型放電ランプ(以下、単に「ランプ」という。)を50本作製した。各々のランプの仕様は次に示す通りである。なお、放電容器の内面における第1の変曲点の位置および第2の変曲点の位置は、電極にフォーカスを当てた状態のX線写真を撮影し、これにより得られた写真における発光管部の内面形状を観察することにより確認した。
〔ランプ仕様〕
放電容器:材質;石英ガラス、発光管部の最大外径;φ10mm、発光管部の最大内径;φ6mm、第1の湾曲部の曲率半径;R12mm、第2の湾曲部の曲率半径;R10mm、第3の湾曲部の曲率半径;R4mm、第1の変曲点の位置における発光管部の内径がφ5mm、第2の変曲点の位置における発光管部の内径がφ4mm、放電容器の軸方向中心位置から第1の変曲点の位置までの軸方向距離:5.0mm、放電容器の軸方向中心位置から第2の変曲点の位置までの軸方向距離;7.0mm、第1の変曲点の位置と第2の変曲点の位置との間の軸方向長さ(X2);2.0mm、第2の変曲点の位置と、屈曲部の陰極における電極軸部の外周面に対する最近接位置との間の軸方向長さ(X1);1.0mm、発光管部の内容積;180mm3 、
陰極(21):電極軸部の材質;タングステン、外径;φ1,0mm、コイル部;線径がφ0.4mmであるトリウムタングステン(トリウムの含有量;2wt%)よりなる線材が巻回されて構成、コイル部の軸方向長さ;5.0mm、コイル部の後端の外径:φ1.6mm、放電容器の中心からコイル部の先端縁までの軸方向距離;3.0mm、
陽極(25):材質;タングステン、最大外径;φ3.0mm、
電極間距離:2.0mm、
水銀の封入量:0.10mg/mm3 、アルゴン(希ガス)の封入量:13kPa、臭素(ハロゲン)の封入量:3.0×10-4μmol/mm3 、
Hereinafter, experimental examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.
<Experimental example 1>
50 short arc discharge lamps (hereinafter simply referred to as “lamps”) according to the present invention were produced in accordance with the configuration shown in FIGS. The specifications of each lamp are as follows. Note that the positions of the first and second inflection points on the inner surface of the discharge vessel are obtained by taking an X-ray photograph in a state in which the electrodes are focused, and the arc tube in the photograph obtained thereby. This was confirmed by observing the inner shape of the part.
[Lamp specification]
Discharge vessel: material: quartz glass, maximum outer diameter of arc tube portion; φ10 mm, maximum inner diameter of arc tube portion; φ6 mm, radius of curvature of first curved portion; R12 mm, radius of curvature of second curved portion; R10 mm, first The radius of curvature of the curved portion 3; R4 mm, the inner diameter of the arc tube portion at the position of the first inflection point is φ5 mm, the inner diameter of the arc tube portion at the position of the second inflection point is φ4 mm, and the axial center of the discharge vessel Axial distance from the position to the first inflection point position: 5.0 mm, Axial distance from the axial center position of the discharge vessel to the second inflection point position: 7.0 mm, the first inflection point Axial length (X2) between the position of the inflection point and the position of the second inflection point; 2.0 mm, the position of the second inflection point, and the outer peripheral surface of the electrode shaft portion at the cathode of the bent portion Length in the axial direction (X1) between the closest position to the tube; 1.0 mm, inner volume of the arc tube portion; 18 mm 3,
Cathode (21): Material of electrode shaft portion: tungsten, outer diameter: φ1,0 mm, coil portion: a wire rod made of thorium tungsten (thorium content: 2 wt%) having a wire diameter of φ0.4 mm is wound Configuration, axial length of the coil part: 5.0 mm, outer diameter of the rear end of the coil part: φ1.6 mm, axial distance from the center of the discharge vessel to the leading edge of the coil part; 3.0 mm,
Anode (25): Material: Tungsten, Maximum outer diameter: φ3.0 mm,
Distance between electrodes: 2.0 mm,
Mercury encapsulation amount: 0.10 mg / mm 3 Argon (rare gas) encapsulation amount: 13 kPa Bromine (halogen) encapsulation amount: 3.0 × 10 −4 μmol / mm 3
また、上記において作製した本発明に係るランプにおいて、放電容器として、発光管部の内面が発光管部の外面に沿った略楕円球面状とされている(第1の湾曲部、第2の湾曲部および第3の湾曲部を有さない)ことの他は、上記の本発明に係るランプと同一の構成を有する比較用のランプを50本作製した。 Further, in the lamp according to the present invention manufactured as described above, the inner surface of the arc tube portion has a substantially elliptical spherical shape along the outer surface of the arc tube portion as the discharge vessel (the first curved portion and the second curved portion). 50 comparative lamps having the same configuration as that of the lamp according to the present invention described above, except that the first and second curved portions are not included.
本発明に係るランプおよび比較用のランプの各々について、ランプ点灯時間が0時間である状態(初期状態)、ランプ点灯開始から100時間が経過した状態、ランプ点灯開始から300時間が経過した状態での、ランプの点灯始動時の絶縁破壊電圧を測定した。結果を下記表1に示す。ここに、ランプの点灯条件は、次に示す通りであり、表1中の絶縁破壊電圧の数値は、ランプ50本の平均値である。
〔ランプ点灯条件〕
入力電力:100W、ランプ電圧:20V、ランプ電流:5A、垂直点灯(陰極が上方)、
Each of the lamp according to the present invention and the comparative lamp is in a state where the lamp lighting time is 0 hour (initial state), a state where 100 hours have elapsed since the start of lamp lighting, and a state where 300 hours have elapsed since the start of lamp lighting. The dielectric breakdown voltage at the start of lamp lighting was measured. The results are shown in Table 1 below. Here, the lighting conditions of the lamp are as follows, and the numerical value of the dielectric breakdown voltage in Table 1 is an average value of 50 lamps.
[Lamp lighting conditions]
Input power: 100W, lamp voltage: 20V, lamp current: 5A, vertical lighting (cathode is upward),
以上の結果から明らかなように、本発明に係るランプの絶縁破壊電圧の平均値は、比較用のランプの絶縁破壊電圧の平均値より低く、優れたランプ始動性が得られることが確認された。この理由は、ランプ点灯始動時において、陰極におけるコイル部に含有されたエミッタの加熱を良好に行うことができたためであると考えられる。 As is clear from the above results, it was confirmed that the average value of the breakdown voltage of the lamp according to the present invention was lower than the average value of the breakdown voltage of the comparative lamp, and excellent lamp startability was obtained. . The reason for this is considered to be that the emitter contained in the coil portion of the cathode was successfully heated at the start of lamp lighting.
<実験例2>
上記実験例1において作製したものと同一の仕様を有する本発明に係るランプおよび比較用のランプをそれぞれ50本作製し、各々のランプについて、ランプ点灯時間が0時間である状態(初期状態)、ランプ点灯開始から100時間が経過した状態、ランプ点灯開始から300時間が経過した状態での、照度を測定し、初期状態の照度を基準として照度維持率を算出した。結果を下記表2に示す。ここに、ランプの点灯条件は、実験例1における点灯条件と同一であり、表2中の照度維持率の数値は、ランプ50本の平均値である。
<Experimental example 2>
50 lamps according to the present invention and comparative lamps having the same specifications as those produced in Experimental Example 1 were produced, and the lamp lighting time was 0 hour (initial state) for each lamp. The illuminance was measured in a state where 100 hours had elapsed since the start of lamp lighting and in a state where 300 hours had elapsed since the start of lamp lighting, and the illuminance maintenance ratio was calculated based on the illuminance in the initial state. The results are shown in Table 2 below. Here, the lighting conditions of the lamp are the same as the lighting conditions in Experimental Example 1, and the numerical value of the illuminance maintenance rate in Table 2 is an average value of 50 lamps.
以上の結果から明らかなように、本発明に係るランプの照度維持率の平均値は、比較用のランプの照度維持率の平均値より高いことが確認された。この理由としては、本発明に係るランプにおいては、陰極におけるコイル部の構成部材が蒸発して発光管部の内面に付着して黒化が生じるような不具合を抑制できたためであると考えられる。 As is clear from the above results, it was confirmed that the average value of the illuminance maintenance ratio of the lamp according to the present invention is higher than the average value of the illuminance maintenance ratio of the comparative lamp. The reason for this is considered to be that, in the lamp according to the present invention, it was possible to suppress a problem such that the constituent members of the coil portion in the cathode evaporated and adhered to the inner surface of the arc tube portion to cause blackening.
10 ショートアーク型放電ランプ
11 放電容器
12 発光管部
13,13A,13B 封止部
15 第1の湾曲部
16 第2の湾曲部
17 第3の湾曲部
18 屈曲部
P1 第1の変曲点
P2 第2の変曲点
21 陰極
22 電極軸部
23 コイル部
25 陽極
27 外部リード
28 金属箔
29 ベース
31 電極
32 電極軸部
33 コイル部
40 ショートアーク型放電ランプ
41 放電容器
42 発光管部
43 封止部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記発光管部の前記一方の電極の周囲を囲繞する内面は、前記放電容器の管軸に沿った断面において、少なくともアーク形成領域の周囲を囲繞する内面領域を構成する、発光管部の外表面に沿った略球面状または略楕円球面状の外方に凸の第1の湾曲部およびこの第1の湾曲部に連続する内方に凸の第2の湾曲部を有しており、当該第2の湾曲部は、前記第1の湾曲部が延長された仮想球面または仮想楕円球面より外方に位置されており、前記第1の湾曲部と前記第2の湾曲部の境界位置である第1の変曲点が、前記コイル部の周囲を囲繞する内面領域内に位置されており、
前記発光管部における前記一方の電極の周囲を囲繞する内面は、前記電極軸部の軸方向に沿った断面において、前記第2の湾曲部に連続する外方に凸の第3の湾曲部をさらに有しており、前記第2の湾曲部と前記第3の湾曲部の境界位置である第2の変曲点が、前記コイル部の周囲を囲繞する内面領域より前記封止部側に位置されていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。 A discharge vessel having a pair of electrodes opposed to each other inside, a discharge tube portion having a substantially spherical shape or a substantially elliptical spherical outer shape, and a sealing portion continuous to each of both ends of the discharge tube portion; In a short arc type discharge lamp in which at least one of the electrodes is formed with a coil part containing an electron-emitting substance at the tip of the electrode shaft part,
The inner surface surrounding the periphery of the one electrode of the arc tube portion constitutes at least an inner surface region surrounding the arc forming region in a cross section along the tube axis of the discharge vessel. A first curved portion projecting outward in a substantially spherical shape or a substantially elliptical spherical shape along the first curved portion, and a second curved portion projecting inward that is continuous with the first curved portion . The second bending portion is positioned outward from the virtual spherical surface or the virtual elliptic spherical surface from which the first bending portion is extended, and is a boundary position between the first bending portion and the second bending portion. 1 inflection point is located in the inner surface region surrounding the periphery of the coil portion;
The inner surface surrounding the periphery of the one electrode in the arc tube portion has an outwardly projecting third curved portion continuous with the second curved portion in a cross section along the axial direction of the electrode shaft portion. And a second inflection point, which is a boundary position between the second bending portion and the third bending portion, is located closer to the sealing portion than an inner surface region surrounding the coil portion. The short arc type discharge lamp characterized by the above-mentioned.
The inner diameter of the arc tube portion at the position of the second inflection point is larger than the outer diameter of the rear end of the coil portion, and the position of the second inflection point and the inner surface of the arc tube portion are the electrodes. The axial length between the innermost edge position closest to the outer peripheral surface of the shaft portion is smaller than the axial length between the position of the first inflection point and the position of the second inflection point. The short arc type discharge lamp according to claim 1.
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