KR100928618B1 - 방전 램프 - Google Patents

Abstract

(과제)기체부와 덮개부를 용접함으로써 형성되는 전극의 용접부에 있어서의 강도를 높은 것으로 함과 더불어, 전극의 밀폐 공간 내에 지장 없이 가스를 충전할 수 있는 방전 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(해결 수단)본 발명은, 발광관 내에 당해 발광관의 관축 방향에 있어서 대향하도록 배치된 한 쌍의 전극 중 한쪽이, 기단측에 개구를 갖는 바닥이 있는 통형상의 금속제의 기체부와, 이 기체부의 내부 공간 내에 끼워 넣어지는 금속제의 덮개부에 의해 형성되는 밀폐 공간 내에, 상기 기체부를 구성하는 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체가 봉입된 구성을 갖는 것에 있어서,

상기 전극은, 당해 전극의 중심 축을 따라 상기 덮개부의 기단부로부터 상기 밀폐 공간을 향하여 연장되 가스 도입용 유로와, 당해 가스 도입용 유로로 통함과 더불어 당해 전극의 중심 축을 따라 연장되는 전열체 포착 공간을 가지며,

당해 전열체 포착 공간은, 상기 가스 도입용 유로보다, 당해 전극의 중심 축에 대해 직교하는 방향의 폭이 크다는 것을 특징으로 한다.

Description

방전 램프{DISCHARGE LAMP}

본 발명은, 방전 램프에 관한 것이다. 특히, 투영 노광 장치, 광화학 반응 장치 등의 광원으로서 이용되는 쇼트 아크형 방전 램프에 관한 것이다.

종래부터 방전 램프로서는 다양한 것이 알려져 있지만, 발광관 내에 수은이 봉입된 고압 수은 램프 중, 특히 쇼트 아크형의 고압 수은 램프는, 파장 365㎚의 i선이나, 파장 436㎚의 g선을 방출하는 발광 특성을 가짐으로써, 예를 들면 반도체 웨이퍼, 액정 기판 등을 노광하기 위한 노광 장치용의 광원으로서 사용되고 있다. 이러한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서는, 노광 처리를 높은 처리 효율로 실행할 수 있도록 고출력화가 강하게 요구되고 있다.

고압 수은 램프를 고출력화하려면, 통상은, 정격 전력을 크게 하는 것이 행해지지만, 이 경우에는, 통상은, 정격 전류가 커진다. 그 때문에, 특히, 직류 점등되는 고압 수은 램프에 있어서의 양극은, 이것에 충돌하는 전자의 양이 많아지기 때문에 고온이 되어 용융해 버린다는 문제가 생긴다.

또, 한 쌍의 전극이 수직 방향으로 대향하는 자세로 점등되는 고압 수은 램프에 있어서는, 발광관 내의 열대류 등의 영향을 받기도 하여, 연직 방향 상방에 위치하는 전극이, 아크의 열에 의해서 고온이 되어 용융하는 경우도 있다.

그리고, 전극의 선단 부분이 용융한 경우에는, 아크가 불안정해질 뿐만이 아니라, 증발한 전극을 구성하는 물질이 발광관의 내벽에 부착함으로써, 고압 수은 램프로부터 방사되는 광량이 저하한다는 문제가 생긴다.

이상과 같은 문제를 해결하기 위해서, 내부에 형성된 밀폐 공간 내에, 당해 전극을 구성하는 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체를 봉입함과 더불어, 소정의 가스압이 되도록 버퍼 가스를 봉입한 구성을 갖는 전극을 구비하는 방전 램프가 제안되고 있다(특허 문헌 1, 2를 참조). 이하에, 도 1, 도 2 및 도 13을 이용해 설명한다.

이 방전 램프는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 대략 구형상의 발광관부(11)와, 발광관부(11)의 양단에 연속해서 형성된 로드형상의 시일부(12)로 이루어지는 발광관(10)을 구비하고 있다. 발광관부(11) 내에는, 모두 텅스텐으로 이루어지는 양극(14)과 음극(16)으로 이루어지는 한 쌍의 전극이 서로 대향하여 배치되어있다.

양극(14)은, 도 13에 나타내는 바와 같이, 바닥이 있는 원통형상의 기체부(基體部)(20)의 내부 공간 내에, 덮개부(40)에 있어서의 원기둥형상의 끼워 넣음부(42)가 끼워 넣어진 상태로, 기체부(20)의 기단부에 형성된 기체부측 플랜지부(24) 및 덮개부(40)의 선단부에 형성된 덮개부측 플랜지부(44)에 있어서의, 서로 맞닿은 평탄면이 둘레 방향의 전체에 걸쳐서 용접됨으로써, 내부에 밀폐 공간(C)이 형성된 구성을 갖고 있다. 밀폐 공간(C) 내에는, 양극(14)을 구성하는 텅스텐보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체(M)가 봉입되어 있다.

덮개부(40)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 그 기단측의 단면에, 둘레 방향에 있어서 2개소에 노치가 설치된 원호형상의 호형 돌출부(47)를 가짐과 더불어 둘레 방향에 있어서 고립된 상태의 볼록부(47C)를 가지며, 도 13에 나타내는 바와 같이, 양극(14)의 중심 축을 따라 연장되고, 덮개부(40)를 관통해 밀폐 공간(C)으로 통하도록 형성된 가스 도입용 유로(51)를 갖고 있다.

상기와 같은 구성의 양극(14)을 갖는 방전 램프에 의하면, 당해 방전 램프의 점등시에 있어서, 용융함으로써 액체상태가 된 전열체(M)가 밀폐 공간(C) 내에서 대류함으로써, 양극(14)의 연직 방향 하방측에 위치하는 선단부의 근방에 축적된 열이, 양극(14)의 기단부측을 향해서 높은 효율로 수송됨으로써, 양극(14)의 선단부(14A)가 과열 상태가 되는 것이 방지된다.

또한, 상기의 방전 램프에 의하면, 밀폐 공간(C) 내에 봉입되는 전열체(M)의 양이 많은 경우에 있어서는, 양극(14)의 밀폐 공간(C) 내가, 예를 들면 1기압 이상의 가스압이 되도록 버퍼 가스가 봉입됨으로써, 전열체(M)와 밀폐 공간(C)의 내벽면의 사이에 기포가 생기는 것이 방지되고, 기포가 생김으로써 상기의 열수송의 효율이 저하할 우려가 없다.

그 한편으로, 상기의 방전 램프에 의하면, 밀폐 공간(C) 내에 봉입되는 전열체(M)의 봉입량이 적은 경우에 있어서는, 양극(14)의 밀폐 공간(C) 내가, 예를 들면 1기압 이하의 가스압이 되도록 버퍼 가스가 봉입됨으로써, 전열체(M)의 비등을 촉진시키고, 이로 인해 비등 전달에 의한 열수송의 효율을 높은 것으로 할 수 있다.

즉, 상기의 방전 램프에 의하면, 전열체(M)의 봉입량에 따라 밀폐 공간(C) 내의 가스압을 최적으로 조정함으로써, 전열체(M)에 의한 열수송의 효율을 높은 것으로 할 수 있다.

[특허 문헌 1:일본국 공개특허 2004-6246호 공보]

[특허 문헌 2:일본국 공개특허 2006-179461호 공보]

그러나, 상기의 방전 램프에 의하면, 양극(14)의 제조시에 있어서, 전열체(M)가, 가스 도입용 유로를 따라서 덮개부(40)의 외부로 새어 나옴과 더불어, 기체부(20)와 덮개부(40)의 용접부에 혼입함으로써, 양극(14)에 있어서의 용접부(W)의 용접 강도를 저하시킨다는 결함을 일으키는 일이 있었다.

또, 상기의 방전 램프에 의하면, 전열체(M)에 의해서 가스 도입용 유로가 폐색됨으로써, 용접부(W)를 형성하는 공정 후에 실행되는, 밀폐 공간(C) 내에 버퍼 가스를 봉입하는 공정에 있어서, 버퍼 가스의 도입에 지장을 초래하는 결함을 일으키는 일이 있었다.

이러한 결함이 생기는 이유에 대해서는, 확실하지 않지만, 이하와 같이 생각된다. 기체부(20)와 덮개부(40)를 용접하는 공정은, 바닥이 있는 통형상의 기체부(20)의 개구에 전열체(M)를 충전함과 더불어 덮개부(40)의 원기둥형상의 끼워 넣음부(42)를 기체부(20)의 개구에 끼워 넣은 후에 실행된다. 그리고, 기체부(20)의 기체부측 플랜지부(24)와 덮개부측 플랜지부(44)를 둘레 방향에 걸쳐서 용접할 때에는, 전열체(M)가 상당히 고온이 되어 용융한 상태가 되고, 액체상태의 전열체(M)의 내부에 포함되는 기포가 상승하여 표면에서 튐으로써, 비산한 전열체 비말(飛沫)이 가스 도입용 유로(51)에 있어서의 선단측의 개구(51A)의 부근에 부착되는 일이 있다. 이 경우에는, 가스 도입용 유로(51)의 개구(51A)의 부근에 부착된 전열체 비말이, 모세관 현상에 의해서 가스 도입용 유로를 따라서 덮개부(40)의 외부로 유출 됨과 더불어 상기의 용접부에 혼입되거나, 혹은, 덮개부(40)의 외부로 유출되지 않더라도, 가스 도입용 유로(51)의 도중에 위치한 채의 상태로 용접 공정의 종료 후에 고체화함으로써, 가스 도입용 유로(51)를 폐색해 버리는 것으로 예상된다.

본 발명은, 이상과 같은 결함의 발생을 해소하기 위해서 이루어진 것으로서, 기체부와 덮개부를 용접함으로써 형성되는 전극의 용접부에 있어서의 강도를 높은 것으로 함과 더불어, 전극의 밀폐 공간 내에 지장 없이 가스를 충전할 수 있고, 원하는 열수송 효율을 갖는 방전 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 방전 램프는, 발광관 내에 당해 발광관의 관축 방향에 있어서 대향하도록 배치된 한 쌍의 전극 중 한쪽이, 기단측에 개구를 갖는 바닥이 있는 통형상의 금속제의 기체부와, 이 기체부의 내부 공간 내에 끼워 넣어지는 금속제의 덮개부에 의해 형성되는 밀폐 공간 내에, 상기 기체부를 구성하는 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체가 봉입된 구성을 갖는 것에 있어서,

상기 전극은, 당해 전극의 중심 축을 따라 상기 덮개부의 기단부로부터 상기 밀폐 공간을 향해서 연장되는 가스 도입용 유로와, 당해 가스 도입용 유로로 통함과 더불어 당해 전극의 중심 축을 따라 연장되는 전열체 포착 공간을 가지며,

당해 전열체 포착 공간은, 상기 가스 도입용 유로보다, 당해 전극의 중심 축에 대해 직교하는 방향의 폭이 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방전 램프에 있어서는, 상기 덮개부에는, 상기 전극의 중심 축 방향을 향해서 함몰하는 홈부가 형성되어 있고, 당해 홈부와 상기 기체부의 내벽면에 의해 상기 전열체 포착 공간이 구획되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방전 램프에 있어서는, 상기 기체부에는, 상기 덮개부에 대향하는 개소에, 상기 기체부의 직경 방향에 있어서의 외주면을 향해서 함몰하는 홈부가 형성되어 있고, 당해 홈부와 상기 덮개부의 외주면에 의해 상기 전열체 포착 공간이 구획되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방전 램프에 있어서는, 금속제의 기체부와, 이 기체부의 내부 공간 내에 끼워 넣어지는 금속제의 덮개부에 의해 형성된 밀폐 공간 내에, 기체부를 구성하는 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체가 봉입되어 있다.

또한, 본 발명의 방전 램프에 관한 전극은, 덮개부의 기단부로부터 밀폐 공간을 향해서 연장되는 가스 도입용 유로와, 가스 도입용 유로보다 폭넓게 형성된 전열체 포착 공간을 갖는 구성이므로, 기체부와 덮개부를 용접함으로써 용접부를 형성하는 공정에 있어서, 가스 도입용 유로를 향해서 비산함과 더불어 가스 도입용 유로를 따라서 전극의 기단 방향을 향해서 유출하고자 하는 전열체의 비말이, 전열체 포착 공간에 체류함으로써 전열체 포착 공간으로부터 기단 방향으로 유출하는 것이 억제되므로, 덮개부의 바깥쪽으로 유출할 우려가 없고, 전열체 포착 공간으로부터 기단 방향에 위치하는 가스 도입용 유로를 폐색할 우려가 없다. 따라서, 기체부와 덮개부의 용접부의 강도를 높은 것으로 할 수 있고, 또한, 전극의 밀폐 공간 내에 가스를 충전하는 것이 저해될 우려가 없다. 이로 인해, 점등시에 용융한 전열체의 대류가 발생하여, 전열체의 대류 작용을 이용해 전극 전체의 온도를 균일 하게 할 수 있기 때문에, 전극의 선단부가 과잉으로 고온이 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 방전 램프에 있어서는, 상기 덮개부에, 상기 전극의 중심 축 방향을 향해서 함몰하는 홈부가 형성되어 있으므로, 당해 홈부와 상기 기체부의 내벽면에 의해, 상기 전열체 포착 공간을 확실히 구획할 수 있다.

또, 본 발명의 방전 램프에 있어서는, 상기 기체부에 있어서의 상기 덮개부에 대향하는 개소에, 상기 기체부의 직경 방향에 있어서의 외주면을 향해서 함몰하는 홈부가 형성되어 있으므로, 당해 홈부와 상기 덮개부의 외주면에 의해, 상기 전열체 포착 공간을 확실히 구획할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 방전 램프의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.

발광관(10)은 석영 유리로 이루어지고, 대략 구형상의 발광관부(11)의 양단에 로드형상의 시일부(12)가 일체로 연속하여 형성되어 있다. 이 발광관부(11) 내에는, 각각 금속제의 양극(14) 및 음극(16)으로 이루어지는 한 쌍의 전극이 서로 대향하도록 배치되어 있다. 양극(14), 음극(16)의 각각으로부터 연장되는 전극심봉(17)이, 시일부(12)에 있어서 유지됨과 더불어, 당해 시일부(12) 내에 있어서 기밀하게 설치된 금속박(도시 생략)을 통해 외부 리드봉 또는 외부 단자에 접속되고, 이것에 외부 전원이 접속된다.

발광관부(11) 내에는, 소정량의 수은, 크세논, 아르곤 등의 발광 물질이나 시동용 가스가 봉입되어 있다.

이러한 방전 램프는, 외부 전원으로부터 전력이 공급됨으로써, 양극(14)과 음극(16)의 사이에서 아크 방전이 생겨 발광하는 것이다. 도 1의 예에 나타내는 방전 램프에 있어서는, 양극(14)이 연직 방향 상방측, 음극(16)이 연직 방향 하방측이 되는 자세로 배치되고, 즉, 발광관부(11)의 관축이, 지면에 대해서 수직 방향으로 지지되어 점등되는, 수직 점등형의 것이다.

도 2는, 양극(14)의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 3은, 양극(14)의 확대 단면도이다. 도 4는, 도 1의 방전 램프의 양극의 주요부의 단면을 확대해 나타냄과 더불어, 당해 단면을 A-A＇ 방향에서 본 도면을 나타낸다.

양극(14)은, 음극(16)과 대향하는 선단부(14A)가 연직 방향 하방에 위치하는 상태로 나타내어져 있다. 양극(14)은, 기체부(20)와 덮개부(40)가 끼워 맞춰져 용접됨으로써 형성된 밀폐 공간(C)의 내부에 전열체(M)가 봉입되어 구성되어 있다.

기체부(20)는, 기단부(양극(14)의 선단부(14A)와 반대의 단부)의 단면에 개구(21)를 갖는 내부 공간(22)이 형성된 바닥이 있는 원통형상이며, 당해 기단부에 직경 방향 바깥쪽으로 돌출하는 기체부측 플랜지부(24)가 형성되어 있다. 이 기체부측 플랜지부(24)는, 직경 방향으로 연장되는 기체부측 평탄면(23)과, 이 기체부측 평탄면(23)의 외주연에 연속하고, 선단 방향을 향함에 따라서 직경 방향 안쪽으로 연장되는 기체부측 경사면(26)을 갖고 있다.

이 기체부측 플랜지부(24)는, 기체부(20)의 기단부에 접근한 위치에 둘레 방향으로 연장되는 환상(環狀) 홈(25)이 형성되어 있고, 당해 환상 홈(25)이 당해 기단부측 경사면(26)에 의해서 형성되어 있다. 그리고, 기체부측 플랜지부(24)의 외 경은, 기체부(20)의 외경보다 작은 것으로 되어 있다. 이로 인해, 기체부(20)와 덮개부(40)의 용접 후에 있어서도, 기체부(20)의 외경보다 대경이 되는 개소가 형성되는 일이 없고, 방전 램프의 조립시에 있어서, 기체부(20)의 외경보다 내경이 큰 유리관을 사용할 필요가 없다. 따라서, 설계 변경의 필요도 없고, 종래의 봉체를 이용할 수 있다는 이점이 있다.

덮개부(40)는, 전체가 원추대(圓錐臺)형상의 덮개부 본체(41)와, 이 덮개부 본체(41)의 저면의 중앙으로부터 돌출하도록 일체로 형성된 원기둥형상의 끼워 넣음부(42)로 이루어진다. 이 덮개부 본체(41)는, 기체부측 플랜지부(24)와 동일한 외경을 갖는 덮개부측 플래지부(44)를 갖고 있다. 이 덮개부측 플래지부(44)는, 직경 방향 바깥쪽으로 연장되는 덮개부측 평탄면(43)과, 이 덮개부측 평탄면(43)의 외주연에 연속하고, 기단 방향을 향함에 따라서 직경 방향 안쪽으로 연장되는 둥근 환상의 덮개부측 경사면(46)을 갖는 원추대형상으로 되어 있다. 그리고, 끼워 넣음부(42)는, 덮개부측 평탄면(43)으로부터 선단 방향으로 돌출하는 상태로 형성되고, 기체부(20)의 내부 공간(22)의 내경에 적합하는 외경을 갖고 있다.

덮개부(40)는, 그 기단부에, 기단측 단면의 중앙 부분이 도려내짐으로써 형성된 호형 돌출부(47)와, 호형 돌출부(47)의 기단면으로부터 양극(14)의 선단 방향을 향해서 함몰하는 오목 개소(48)를 가짐과 더불어, 이 호형 돌출부(47)의 일단측 및 타단측에 연속하여, 양극(14)의 선단 방향을 향해서 함몰하는 2개의 오목 개소(47A, 47B)와, 이 오목 개소(47A, 47B)를 사이에 끼고 원기둥 방향에 있어서 호형 돌출부(47)와 대향하는 볼록부(47C)를 가지며, 이 오목 개소(48)의 저면(48A)의 중앙에 전극심봉(17)이 압입되는 연결용 구멍(49)이 형성되어 있다.

또한, 덮개부(40)는, 끼워 넣음부(42)의 기단부(42B)의 외주면에 형성된, 당해 끼워 넣음부(42)의 둘레 방향의 전체에 걸쳐서 연장되는 환상의 홈부(50)와, 덮개부(40)의 볼록부(47C)에 형성된, 양극(14)의 중심 축(이하, 간단히 「중심 축」이라고도 한다)을 따라서 선단 방향을 향해서 연장되어 홈부(50)로 통하는 가스 도입용 유로(51)를 갖고 있다. 끼워 넣음부(42)의 선단면에는, 가스 도입용 유로(51)가 덮개부(40)를 중심 축 방향으로 관통함으로써, 밀폐 공간(C)으로 통하는 개구(51A)가 형성되어 있다. 그리고, 홈부(50)는, 가스 도입용 유로(51)보다, 양극(14)의 중심 축에 직교하는 방향의 폭(이하, 간단히 「폭」이라고도 한다)이 크게 형성되어 있다.

그리고, 기체부(20)의 내부 공간(22) 내에 덮개부(40)의 끼워 넣음부(42)가 끼워 넣어지고, 기체부측 플랜지부(24)의 기체부측 평탄면(23)에 덮개부측 플랜지부(44)의 덮개부측 평탄면(43)이 맞닿아 밀접되고, 그 상태로 서로 겹친 기체부측 플랜지부(24)의 외주연부와 덮개부측 플랜지부(44)의 외주연부가 용접되어 환상의 용접부(W)가 형성되어 있다.

이러한 양극(14)에 있어서는, 기체부(20)의 내부 공간(22)에 덮개부(40)의 끼워 넣음부(42)가 끼워 넣어짐으로써, 기체부(20)의 개구(21)의 내주면(21A)과 끼워 넣음부(42)의 홈부(50)에 의해 구획되는 전열체 포착 공간(S)을 갖고 있다. 이 전열체 포착 공간(S)은 가스 도입용 유로(51)보다 넓은 폭을 갖고 있다. 여기에, 전열체 포착 공간(S)의 폭이란, 도 4에 나타내는 바와 같이, 양극(14)을 중심 축 및 가스 도입용 유로(51)를 포함하는 평면으로 절단한 단면에 있어서, 개구(21)의 내주면(21A)과, 내주면(21A)에 대향하는 홈부(50)의 벽면(50X)의 사이의 최단 거리(X)를 의미한다. 가스 도입용 유로(51)의 폭이란, 도 4에 나타내는 바와 같이, 양극(14)의 중심 축에 직교하는 방향의 폭(Y)을 의미한다.

구체적으로, 전열체 포착 공간(S)은, 폭(X)이 0.6~3㎜, 중심 축 방향의 전체 길이가 1~5㎜이며, 가스 도입용 유로(51)는, 폭이 0.3~1㎜, 중심 축 방향의 전체 길이가 20~25㎜이다. 전열체 포착 공간(S)의 폭(X)은, 가스 도입용 유로(51)의 폭(Y)에 대해서, X＞2Y의 범위로 되어 있는 것이 바람직하다.

양극(14) 및 음극(16)은, 모두 고융점을 갖는 금속으로 이루어지고, 구체적으로는, 텅스텐, 레늄, 탄탈 등, 융점이 약 3000℃ 이상의 금속으로 이루어지는 것이다. 이들 중에서도 특히 텅스텐이 바람직하다.

한편, 전열체(M)는, 전극을 구성하는 금속과 비교하여, 점등시에 있어서의 융점이 낮은 금속으로 이루어지고, 구체적으로 전극이 텅스텐에 의해 구성되어 있는 경우에는, 은, 동, 금, 인듐, 주석, 아연, 납 등이 이용된다.

이러한 금속을 전열체(M)로서 사용한 양극(14)에 있어서는, 방전 램프의 점등 시에, 전열체(M)가 용융하여 양극(14)의 밀폐 공간(C)의 내부에 있어서 대류가 발생함으로써, 양극 선단부(14A)의 열이 양극(14)의 기단 방향으로 수송되므로, 양극(14)의 선단부(14A)의 근방에 축적된 열이 효율적으로 열수송됨으로써, 양극(14)의 선단부(14A)가 용융하는 문제를 회피할 수 있다. 그리고, 방전 램프에 대전류를 흐르게 하는 것이 가능해지고, 방전 램프를 대출력화할 수 있다.

밀폐 공간(C) 내에는, 희가스가 소정의 압력이 되도록 봉입되어 있다. 구체적으로는, 밀폐 공간(C)의 내용적에 대해서 전열체(M)가 50％ 이상 봉입되어 있는 경우에는, 희가스가 1기압 이상 봉입되고, 이로 인해, 전열체(M)와 밀폐 공간(C)의 내표면의 계면에 있어서 기포의 발생이 방지된다. 한편, 밀폐 공간(C)의 내용적에 대해서 전열체(M)의 봉입량이 적은 경우에는, 밀폐 공간(C) 내를 대기압보다 낮은 압력 상태로 함으로써, 전열체(M)의 비등을 촉진시키고, 비등 전달에 의한 열수송 효과를 기대할 수 있다.

상기의 양극(14)은, 이하와 같이 하여 제작된다.

제1에, 텅스텐으로 이루어지는 원기둥형상의 부재에 대해서 절삭 가공을 실시함으로써, 상기의 구성을 갖는 기체부(20) 및 덮개부(40)를 제작한다.

제2에, 기체부(20)의 내부 공간(22) 내에 전열체(M)를 충전하고, 덮개부(40)의 끼워 넣음부(42)를 기체부(20)의 개구(21)를 통해 내부 공간(22)에 끼워 넣고, 기체부측 평탄면(23) 상에 덮개부측 평탄면(43)을 맞닿게 한 상태로 하고, 서로 인접하는 기체부측 플랜지부(24) 및 덮개부측 플랜지부(44)의 외주연 부분을 그 전체 둘레에 걸쳐서 용접함으로써 용접부(W)를 형성한다.

제3에, 덮개부(40)에 형성된 가스 도입용 유로(51), 전열체 포착 공간(S)을 통해, 밀폐 공간(C) 내에 희가스를 봉입한 후에, 덮개부(40)에 형성된 볼록부(47C)를 용융함으로써 가스 도입용 유로(51)를 시일한다.

이상과 같은 본 발명의 방전 램프에 따르면, 기체부(20)와, 이 기체부(20)의 내부 공간(22) 내에 끼워 넣어지는 기둥형상의 끼워 넣음부(42)를 갖는 금속제의 덮개부(40)가 끼워 맞춰짐으로써 형성된 밀폐 공간(C) 내에, 기체부(20)를 구성하는 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체(M)가 봉입되어 있으므로, 기본적으로는, 점등시에 용융한 전열체(M)의 대류가 발생하여, 전열체(M)의 대류 작용을 이용해 양극(14) 전체의 온도를 균일하게 할 수 있기 때문에, 양극(14)의 선단부(14A)가 과잉으로 고온이 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 양극(14)이, 가스 도입용 유로(51)와, 가스 도입용 유로(51)보다 폭 넓게 형성된 전열체 포착 공간(S)을 갖는 구성이므로, 기체부(20)와 덮개부(40)를 용접함으로써 용접부(W)를 형성하는 공정에 있어서, 가스 도입용 유로(51)의 개구(51A)를 향해서 비산함과 더불어 가스 도입용 유로(51)를 따라서 양극(14)의 기단 방향을 향해서 유출하고자 하는 전열체(M)의 비말이, 전열체 포착 공간(S)에 체류함으로써, 전열체 포착 공간(S)보다 기단 방향으로 유출하는 것이 방지된다. 이로 인해, 전열체(M)의 비말이, 가스 도입용 유로(51)를 따라서 덮개부(40)의 바깥쪽으로 유출할 우려가 없고, 또, 전열체 포착 공간(S)보다 기단 방향에 위치하는 가스 도입용 유로(51)를 폐색할 우려가 없기 때문에, 기체부(20)와 덮개부(40)의 용접부(W)의 강도를 높은 것으로 할 수 있고, 또한, 양극(14)의 밀폐 공간(C) 내로의 가스의 충전이 저해될 우려가 없다.

또한, 양극(14)의 기체부(20)는, 그 개구(21)의 내경이, 끼워 넣음부(42)의 외경과 완전하게 일치하고 있는 것이 아니라, 끼워 넣음부(42)의 외경보다 0.5~1.5％ 정도 크게 형성되어 있다. 그 때문에, 기체부(20)와 덮개부(40)를 용접할 때에, 전열체(M)의 비말이 전열체 포착 공간(S)보다 선단 방향에 위치하는 가스 도입 용 유로(51B)에 체류하여, 용접 공정의 종료 후에 자연 냉각되어 고체화한 전열체의 비말에 의해 당해 가스 도입용 유로(51B)가 폐색되었다고 해도, 기체부(20)의 개구(21)의 내주면(21A)과 끼워 넣음부(42)의 외주면(42A)의 사이에 존재하는 둥근 환상의 간극(T)을 통해, 밀폐 공간(C) 내에 가스를 충전할 수 있다.

이상, 본 발명의 구체적인 일예에 대해서 설명했지만, 본 발명에 있어서는, 여러 가지의 변경을 더할 수 있다. 도 5~도 12는, 본 발명의 양극의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다. 도 5~도 12에 나타내는 양극에 있어서의 도 2 내지 도 4에 나타내는 양극과 공통되는 부분에는, 동일 부호를 붙임으로써 설명은 생략한다.

도 5에 나타내는 양극(14)은, 끼워 넣음부(42)의 기단부(42B)보다 선단 방향 근처에, 당해 끼워 넣음부(42)의 둘레 방향의 전체 길이에 걸쳐서 환상의 홈부(50)가 형성되고, 구체적으로는, 홈부(50)의 기단면(50A)이, 기체부(20)의 기체부측 평탄면(23)보다 선단 방향 근처에 형성되어 있다. 같은 도면에 나타내는 구성에 의하면, 기체부(20)와 덮개부(40)를 용접할 때에 고온이 되는 기체부측 플랜지부(24) 및 덮개부측 플랜지부(44)의 주연부로부터, 전열체 포착 공간(S)이 멀리 떨어지므로, 용접시에 전열체 포착 공간(S)에 모인 전열체(M)의 비말이 증발하기 어려워지기 때문에, 전열체(M)의 비말이 가스 도입용 유로(51)를 따라서 덮개부(40)의 외부로 유출할 우려가 없고, 또, 전열체(M)의 양을 소기의 봉입량으로 유지할 수 있다. 같은 도면에 나타내는 구성은, 특히, 밀폐 공간(C)의 내용적에 대해서, 예를 들면 50~95％에 상당하는 다량의 전열체(M)가 봉입된 경우에 유효하다.

도 6에 나타내는 양극(14)은, 끼워 넣음부(42)의 중심 축 방향으로 이간한 2개소에 환상의 홈부(50)가 형성되어 있고, 각각의 홈부(50)가 가스 도입용 유로(51)로 통하고 있다. 같은 도면에 나타내는 구성에 의하면, 선단측에 위치하는 제1의 전열체 포착 공간(S1)을 넘어 기단 방향으로 유출하려는 전열체(M)의 비말을, 기단측에 위치하는 제2의 전열체 포착 공간(S2)에 의해서 포착할 수 있다. 같은 도면에 나타내는 양극(14)은, 도 5에 나타내는 양극(14)과 같이, 특히, 밀폐 공간(C)의 내용적에 대해서, 예를 들면 50~95％에 상당하는 다량의 전열체(M)가 봉입된 경우에 유효하다. 또한, 끼워 넣음부(42)의 전체 길이가 긴 경우에는, 2개소 보다 많은 홈부(50)를 형성할 수 있다.

도 7에 나타내는 양극(14)은, 끼워 넣음부(42)의 외주면(42A)의 대부분에 걸쳐 둘레 방향의 전체에 둥근 환상의 홈부(50)가 형성되어 있다. 구체적으로, 홈부(50)는, 중심 축 방향에 있어서, 끼워 넣음부(42)의 전체 길이에 대해서 50~80％정도의 전체 길이를 갖고 있다. 같은 도면에 나타내는 구성에 의하면, 전열체 포착 공간(S)은, 그 체적이 도 3 내지 도 6에 나타내는 양극(14)보다 상대적으로 크기때문에, 다량의 전열체 비말을 모을 수 있다. 그 때문에, 도 5 및 도 6에 나타내는 양극(14)과 같이, 밀폐 공간(C)의 내용적에 대해서, 예를 들면 50~95％에 상당하는 다량의 전열체(M)가 봉입된 경우에 특히 유효하다.

이상의 도 5 내지 도 7에 나타나는 양극(14)에 있어서는, 전열체 포착 공간(S)의 폭 및 가스 도입용 유로(51)의 폭이란, 각각, 도 3 및 4에 나타나는 양극(14)과 같은 의미를 갖는다.

도 8에 나타내는 양극(14)은, 도 3 내지 도 7에 나타내는 양극(14)과는 달리, 끼워 넣음부(42)의 외주면(42A)에 있어서 둘레 방향의 일부에 원호형상의 홈부(50)가 형성되어 있다. 같은 도면에 나타내는 양극(14)에 의하면, 도 3 및 도 4에 나타내는 양극(14)과 실질적으로 동일한 효과를 기대할 수 있다.

도 8에 나타내는 양극(14)에 의하면, 전열체 포착 공간(S)의 폭이란, 양극(14)를 중심 축 및 가스 도입용 유로(51)을 포함하는 평면으로 절단한 단면에 있어서, 개구(21)의 내주면(21A)과, 내주면(21A)에 대향하는 홈부(50)의 벽면(50X)의 사이의 최단 거리(X)를 의미하고, 가스 도입용 유로(51)의 폭이란, 당해 단면에 있어서, 양극(14)의 중심 축에 대해 직교하는 방향의 폭(Y)을 의미한다.

도 9에 나타내는 양극(14)은, 도 3 내지 도 8에 나타내는 양극(14)과는 달리, 덮개부(40)에 형성된 가스 도입용 유로(51)가, 덮개부(40)를 중심 축 방향으로 관통하는 일 없이, 끼워 넣음부(42)의 외주면(42A)의 둘레 방향의 전체에 걸쳐서 형성된 둥근 환상의 홈부(50)의 기단면(50A)으로만 통하고 있다. 같은 도면에 나타나는 양극(14)에 있어서는, 가스 도입용 유로(51), 전열체 포착 공간(S), 및, 기본부(20)의 개구(21)의 내주면(21A)과 끼워 넣음부(42)의 외주면(42A)의 사이에 존재하는 둥근 환상의 간극(T)을 통해, 밀폐 공간(C) 내에 가스를 충전할 수 있다.

이상의 도 3 내지 도 9에 나타내는 양극(14)은, 기체부(20)의 개구(21)의 내주면(21A)과 끼워 넣음부(42)의 홈부(50)에 의해, 전열체 포착 공간(S)이 구획된다.

도 10에 나타내는 양극(14)은, 도 3 내지 도 9에 나타내는 양극(14)과는 달리, 기체부(20)에는, 그 개구(21)의 내주면으로서, 직경 방향에 있어서 덮개부(40)의 끼워 넣음부(42)의 외주면(42A)에 대향하는 영역에, 둘레 방향의 전체에 걸쳐서 둥근 환상의 홈부(50)가 형성되어 있다. 덮개부측 플랜지부(44)에는, 덮개부측 평탄면(43)과 끼워 넣음부(42)의 외주면(42A)의 경계부에 개구(51A)가 형성되도록, 덮개부측 플랜지부(44)를 관통해 중심 축을 따라 연장되는 가스 도입용 유로(51)가 형성되어 있다. 그리고, 기체부(20)의 개구(21)는, 개구(51A)로부터 도입되는 가스의 흐름을 저해하지 않는 크기의 폭을 갖고, 구체적으로는, 끼워 넣음부(42)의 폭과 가스 도입용 유로(51)의 폭을 합산한 합계보다 적어도 큰 폭을 갖고 있다.

같은 도면에 나타내는 양극(14)은, 기체부(20)에 형성된 홈부(50)와 끼워 넣음부(42)의 외주면(42A)에 의해, 전열체 포착 공간(S)이 구획된다. 여기에, 같은 도면에 나타내는 양극(14)에 의하면, 전열체 포착 공간(S)의 폭이란, 양극(14)을 중심 축 및 가스 도입용 유로(51)를 포함하는 평면으로 절단한 단면에 있어서, 끼워 넣음부(42)의 외주면(42A)과, 외주면(42A)에 대향하는 홈부(50)의 벽면(50X)의 사이의 최단 거리(X)를 의미하고, 가스 도입용 유로(51)의 폭이란, 당해 단면에 있어서 양극(14)의 중심 축에 대해서 직교하는 방향의 폭(Y)을 의미한다.

도 11, 12에 나타내는 양극(14)은, 기체부(20), 덮개부(40) 중 어느 쪽에도 홈부가 형성되는 일 없이 전열체 포착 공간(S)이 형성되어 있다.

도 11에 나타내는 양극(14)에 의하면, 덮개부(40)는, 원추대형상의 덮개부 본체부(41)와, 당해 덮개부 본체부(41)의 저면의 중앙으로부터 돌출하도록 일체로 형성된 기둥형상의 끼워 넣음부(42)로 이루어진다. 이 끼워 넣음부(42)는, 덮개부 본체부(41)에 연속하는 원기둥형상의 기단측 기둥형상부(421)와, 기단측 기둥형상부(421)의 선단측에 연속해서 형성된, 당해 기단측 기둥형상부(421)보다 외경이 작은 원기둥형상의 선단측 기둥형상부(422)로 구성되어 있다. 그리고, 덮개부(40)는, 당해 기단측 기둥형상부(421)에 개구(51A)가 형성되도록, 덮개부 본체부(41)와 기단측 기둥형상부(421)를 관통해 기체부(20)의 내부 공간(22)으로 통하는 가스 도입용 유로(51)를 갖고 있다.

같은 도면에 나타내는 양극(14)에 있어서는, 기체부(20)의 개구(21)의 내주면(21A)과 선단측 기둥형상부(422)의 외주면(422A)의 사이에 개재하는 둥근 환상의 전열체 포착 공간(S)이 형성되어 있다. 여기에 같은 도면에 나타내는 양극(14)에 의하면, 전열체 포착 공간(S)의 폭이란, 양극(14)을 중심 축 및 가스 도입용 유로(51)를 포함하는 평면으로 절단한 단면에 있어서, 선단측 기둥형상부(422A)의 외주면(422A)과 개구(21)의 내주면(21A)의 사이의 최단 거리(X)를 의미하고, 가스 도입용 유로(51)의 폭이란, 당해 단면에 있어서, 양극(14)의 중심 축에 대해서 직교하는 방향의 폭(Y)을 의미한다.

도 12에 나타내는 양극(14)에 의하면, 덮개부(40)는, 중심 축을 따라 연장하고 덮개부(40)를 중심 축 방향으로 관통하는 가스 도입용 유로(51)를 가지며, 이 가스 도입용 유로(51)의 선단측의 일부에, 다른 부분보다 폭이 넓은 광폭부(510)가 형성되고, 밀폐 공간(C)으로 통하는 개구(510A)가 끼워 넣음부(42)의 선단면에 형성되어 있다. 같은 도면에 나타내는 양극(14)에 있어서는, 광폭부(510)에 의해 전 열체 포착 공간(S)이 형성되어 있다.

여기에, 같은 도면에 나타내는 양극(14)에 의하면, 전열체 포착 공간(S)의 폭이란, 양극(14)을 중심 축 및 가스 도입용 유로(51)를 포함하는 평면으로 절단한 단면에 있어서, 양극(14)의 중심 축에 대해 직교하는 방향의 광폭부(510)의 폭(X)을 의미하고, 가스 도입용 유로(51)의 폭이란, 당해 단면에 있어서, 양극(14)의 중심 축에 대해서 직교하는 방향의 폭(Y)을 의미한다.

도 1은 본 발명의 방전 램프의 구성의 개략을 나타낸다.

도 2는 도 1의 방전 램프의 양극의 구성을 확대하여 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 1의 방전 램프의 양극의 구성을 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 4는 도 1의 방전 램프의 양극의 주요부의 단면을 확대하여 나타냄과 더불어, 당해 단면을 A-A＇방향에서 본 도면을 나타낸다.

도 5는 양극의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.

도 6은 양극의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.

도 7은 양극의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.

도 8은 양극의 다른 실시 형태의 주요부의 단면을 확대하여 나타냄과 더불어, 당해 단면을 A-A＇방향에서 본 도면을 나타낸다.

도 9는 양극의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도이다.

도 10은 양극의 다른 실시 형태의 주요부의 단면을 확대하여 나타냄과 더불어, 당해 단면을 A-A＇방향에서 본 도면을 나타낸다.

도 11은 양극의 다른 실시 형태의 주요부의 단면을 확대하여 나타냄과 더불어, 당해 단면을 A-A＇방향에서 본 도면을 나타낸다.

도 12는 양극의 다른 실시 형태의 주요부의 단면을 확대하여 나타냄과 더불어, 당해 단면을 A-A＇방향에서 본 도면을 나타낸다.

도 13은 종래의 방전 램프의 양극의 구성을 확대하여 나타내는 단면도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10:발광관 11:발광관부

12:시일부 14:양극

16:음극 17:전극심봉

20:기체부 21:개구

22:내부 공간 23:기체부측 평탄면

24:기체부측 플랜지부 25:환상 홈

26:기체부측 경사면 40:덮개부

41:덮개부 본체 42:끼워 넣음부

43:덮개부측 평탄면 44:덮개부측 플랜지부

46:덮개부측 경사면 47:호형 돌출부

47C:볼록부 48:오목 개소

49:연결용 구멍 50:홈부

51:가스 도입용 유로 S:전열체 포착 공간

C:밀폐 공간 M:전열체

Claims (3)

1. 발광관 내에 당해 발광관의 관축 방향에 있어서 대향하도록 배치된 한 쌍의 전극 중 한쪽이, 기단측에 개구를 갖는 바닥이 있는 통형상의 금속제의 기체부(基體部)와, 이 기체부의 내부 공간 내에 끼워 넣어지는 금속제의 덮개부에 의해 형성되는 밀폐 공간 내에, 상기 기체부를 구성하는 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체가 봉입된 구성을 갖는 방전 램프에 있어서,

   상기 전극은, 당해 전극의 중심 축을 따라 상기 덮개부의 기단부로부터 상기 밀폐 공간을 향해서 연장되는 가스 도입용 유로와, 당해 가스 도입용 유로로 통함과 더불어 당해 전극의 중심 축을 따라 연장되는 전열체 포착 공간을 가지며,

   당해 전열체 포착 공간은, 상기 가스 도입용 유로보다, 당해 전극의 중심 축에 대해 직교하는 방향의 폭이 큰 것을 특징으로 하는, 방전 램프.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 덮개부에는, 상기 전극의 중심 축을 향해서 함몰하는 홈부가 형성되어 있고, 당해 홈부와 상기 기체부의 내벽면에 의해 상기 전열체 포착 공간이 구획되는 것을 특징으로 하는, 방전 램프.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 기체부에는, 상기 덮개부에 대향하는 개소에, 상기 기체부의 직경 방향 에 있어서의 외주면을 향해서 함몰하는 홈부가 형성되어 있고, 당해 홈부와 상기 덮개부의 외주면에 의해 상기 전열체 포착 공간이 구획되는 것을 특징으로 하는, 방전 램프.

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