KR100981227B1 - 쇼트 아크형 수은 램프 - Google Patents

Abstract

발광관 내에 존재하는 산소나 수소의 불순 가스를 게터에 의해 확실히 흡수하고, 파장 300~350㎚의 자외선을 양호하게 방사하는 쇼트 아크형 수은 램프를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 쇼트 아크형 수은 램프는, 석영 유리제의 발광관(1) 내에, 희가스와 수은이 봉입되고, 한 쌍의 전극(2, 3)을 가지는 쇼트 아크형 수은 램프에 있어서, 탄탈 혹은 니오브로 이루어지는 밀폐 용기(4) 내에, 적어도, 이트륨, 지르코늄, 바나듐(42) 중 어느 하나와 희가스가 함께 봉입되고, 용기(4)가 전극(2)에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 용기(4) 중에 봉입되는 희가스는, 적어도, 아르곤, 크립톤, 크세논 중 어느 하나를 포함하고, 그 봉입되는 압력 P(Pa)는, 실온에서 P≥70(Pa)인 것을 특징으로 한다.

Description

쇼트 아크형 수은 램프{SHORT ARC TYPE MERCURY LAMP}

본 발명은, 쇼트 아크형 수은 램프에 관한 것으로, 파장 300~350㎚의 자외선을 양호하게 방사하는 쇼트 아크형 수은 램프에 관한 것이다.

쇼트 아크형 수은 램프는, 반도체, 액정, 컬러 필터 등 각종의 노광 공정에서 광원으로서 이용되는데, 최근에는 노광 면적의 대형화나 고스루풋화가 요구되고 있다.

또, 종래는 g선(436㎚), h선(404㎚), i선(365㎚)의 자외선이 주로 사용되어 왔지만, 최근에는 효율을 올리기 위해서, 새로운 단파장의 자외선이 요구되어, 300~350㎚의 자외선을 이용하는 경향에 있다.

쇼트 아크형 수은 램프는, 원통형상의 석영 유리를 산수소 배너를 이용하여 가열 가공함으로써, 대략 방추형상의 램프의 발광관이 형성된다. 그 가열 가공시에, 석영 유리 중에 물이나 수소가 용해된다. 램프 점등중에, 발광관의 온도가 500℃ 이상의 고온이 되기 때문에, 그 용해된 수소나 물, 또한 산소가 불순 가스로서 발광관 내에 방출되어, 아크의 발광 특성에 악영향을 미친다.

이러한 불순 가스인 것 중에서 산소는, 음극 성능을 저하시켜, 깜박임 등을 일으킨다고 알려져 있다. 불순 가스를 흡수하는 게터로서, 고온에서 작용하는 탄탈이 있으며, 탄탈 와이어를 전극에 장착한 쇼트 아크형 수은 램프가 알려져 있다.

이러한 기술은, 일본 공개특허 2000-149872호에 기재되어 있다.

탄탈 와이어는, 산소를 양호하게 흡수하는 것이며, 불순 가스에 기인하여 발생하는 발광관의 실투(失透)나 흑화(黑化)를 억제하여, 램프 수명 말기까지 자외선 방사 강도의 저하를 방지하는 것이다.

게터 재료로서의 탄탈은, 산소와 반응하여 산화 탄탈을 형성하고, 불순 가스를 제거하는 것이다. 한편, 수소에 대해서 탄탈은, 램프 점등중에 고온이 되면 수소의 용해도가 낮아져, 수소를 확실히 제거할 수 없는 것이였다.

최근에는 300~350㎚의 자외선을 이용하는 경향에 있으며, 그러한 파장대의 방사 강도의 증강이 요구되고 있다.

발명자들의 연구에 의하면, 이러한 조도 증강에 대해서, 수소 가스가 어떠한 영향을 미쳐, 이 파장대의 발광을 저해하고 있는 지견을 얻을 수 있었다.

탄탈은, 고온 영역에 있어서 산소의 불순 가스를 발광관 내로부터 제거하는 것이며, 산소는 탄탈과 불가역성의 반응을 일으켜 산화 탄탈이 되고, 한 번 흡수한 산소는 다시 탄탈로부터 방출되지 않는다.

한편, 수소는 탄탈과 가역성의 반응을 일으키는 것이며, 탄탈의 온도가 500℃ 미만에서는 수소의 용해도가 높기 때문에 수소를 흡수하지만, 탄탈의 온도가 600℃ 이상이 되면, 수소의 용해도가 크게 감소하므로, 탄탈에 용해되어 있는 수소가 반대로 방출되게 된다.

이 결과, 램프 점등중에, 게터로서의 탄탈의 온도가 높아지면, 발광관 내에 한 번 도입한 수소가 방출되고, 그 수소가 아크의 발광 특성에 악영향을 미침으로써 300~350㎚ 부근의 자외선의 방사 강도가 작아진다고 생각된다.

종래는 300~350㎚의 자외선을 450㎚ 미만의 파장대의 일부로서 낮은 기여율로 이용하고 있었기 때문에 방전 공간에 탄탈로부터 수소가 방출되어도, 각종의 노광 공정에서 문제가 되지 않았다.

그러나, 최근, 노광 공정의 효율을 올리기 위해서, 300~350㎚의 자외선의 증강이 강하게 요구되고 있고, 탄탈로부터 방출된 수소의 영향에 의해, 300~350㎚의 자외선의 방사 강도가 약해지기 때문에, 반도체나 액정 등을 노광할 때, 스루풋을 떨어뜨려 버린다는 문제가 발생했다.

한편, 방전 램프의 발광관 내에 존재하는 수소를 흡수하는 게터로서, 고온역에서 용해도가 낮은 탄탈이나 니켈 등의 용기 내에 고온역에서 수소 용해도가 높은 이트륨이나 지르코늄이 충전된 게터가 알려져 있다.

그러나, 이트륨이나 지르코늄이 탄탈 등의 용기 내에 조밀하게 충전되어 있어, 이트륨이나 지르코늄이 고온 상태가 되기 쉽고, 고온이 됨에 따라 수소의 용해도가 저하하여, 램프 점등중에, 확실히 수소를 흡수할 수 없는 경우가 있었다.

이러한 기술은, 일본 공개특허 소50－80683호에 기재되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 공개특허 2000－149872 공보

특허 문헌 2: 일본 공개특허 소50－80683호 공보

본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 발광관 내에 존재하는 산소나 수소의 불순 가스를 게터에 의해 확실히 흡수하고, 파장 300~350㎚의 자외선을 양호하게 방사하는 쇼트 아크형 수은 램프를 제공하는 것에 있다.

청구항 1에 기재된 쇼트 아크형 수은 램프는, 석영 유리제의 발광관 내에, 희가스와 수은이 봉입되고, 한 쌍의 전극을 가지는 쇼트 아크형 수은 램프에 있어서, 탄탈 혹은 니오브로 이루어지는 밀폐 용기 내에, 적어도, 이트륨, 지르코늄, 바나듐 중 어느 하나와 희가스가 함께 봉입되고, 상기 용기가 상기 전극에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 쇼트 아크형 수은 램프는, 청구항 1에 기재된 쇼트 아크형 수은 램프로서, 특히, 상기 용기 중에 봉입되는 희가스는, 적어도, 아르곤, 크립톤, 크세논 중 어느 하나를 포함하고, 그 봉입되는 압력 P(Pa)는, 실온에서 P≥70(Pa)인 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 쇼트 아크형 수은 램프는, 청구항 2에 기재된 쇼트 아크형 수은 램프로서, 특히, 상기 용기는 파이프형상이며, 상기 용기 내의 이트륨, 지르코늄, 바나듐은 분체 또는 입자상 또는 선상(線狀)인 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 쇼트 아크형 수은 램프는, 청구항 2에 기재된 쇼트 아크형 수은 램프로서, 특히, 상기 용기는 시트형상이며, 상기 용기 내의 이트륨, 지르코늄, 바나듐은 분체 또는 입자상 또는 선상인 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 쇼트 아크형 수은 램프는, 청구항 3 또는 청구항 4에 기재된 쇼트 아크형 수은 램프로서, 특히, 상기 용기는 음극을 지지하는 내부 리드에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 쇼트 아크형 초고압 방전 램프에 의하면, 탄탈 혹은 니오브로 이루어지는 밀폐 용기 내에, 적어도, 이트륨, 지르코늄, 바나듐 중 어느 하나와 희가스가 함께 봉입되고, 용기가 전극에 장착되어 있으므로, 용기를 구성하는 탄탈 혹은 니오브로 확실히 산소를 흡수하고, 용기 내의 이트륨, 지르코늄, 바나듐으로 확실히 수소를 흡수할 수 있고, 발광관 내에 존재하는 불순 가스를 확실히 제거할 수 있어, 발광관의 실투나 흑화를 억제하고, 게다가, 파장 300~350㎚의 자외선을 양호하게 방사할 수 있는 것이다.

또한, 용기 중에 봉입되는 희가스는, 적어도, 아르곤, 크립톤, 크세논 중 어느 하나를 포함하며, 그 봉입되는 압력 P(Pa)는, 실온에서 P≥70(Pa)이므로, 용기 내에서 희가스의 대류를 발생시키고, 이 희가스의 대류에 의해 용기 내의 이트륨, 지르코늄, 바나듐의 고온 부분의 열을 저온 부분으로 옮겨 고온 부분의 온도를 내릴 수 있고, 용기 내의 수소의 평형 증기압을 낮은 상태로 유지할 수 있어, 이트륨, 지르코늄, 바나듐의 수소의 용해도가 높은 상태가 되어, 확실히, 수소를 흡수할 수 있는 것이다.

또한, 용기는 파이프형상이므로, 와이어에 의해 용기를 전극에 감아 고정한다는 간단한 장착 구조를 채용할 수 있고, 게다가, 용기 내의 이트륨, 지르코늄, 바나듐은 분체 또는 입자상 또는 선상이므로, 표면적이 증가하여 수소의 흡수 효율이 향상하는 것이다. 게다가, 이트륨, 지르코늄, 바나듐이 램프 점등중에 팽창하여 체적 변화해도, 분체 또는 입자상 또는 선상으로 용기 내에 봉입되어 있으므로, 용기 내의 공간에서, 그 체적 변화량을 흡수할 수 있어 용기가 파손되는 일이 없다.

또한, 용기는 시트형상이므로, 용기 자체를 전극에 직접 감음으로써 고정한다는 간단한 장착 구조를 채용할 수 있고, 게다가, 용기 내의 이트륨, 지르코늄, 바나듐은 분체 또는 입자상 또는 선상이므로, 표면적이 증가하여 수소의 흡수 효율이 향상하는 것이다. 게다가, 이트륨, 지르코늄, 바나듐이 램프 점등중에 팽창하여 체적 변화해도, 분체 또는 입자상 또는 선상으로 용기 내에 봉입되어 있으므로, 용기 내의 공간에서, 그 체적 변화량을 흡수할 수 있어 용기가 파손되는 일이 없다.

또한, 양극측에 비해 온도가 낮은 쪽의 음극의 내부 리드에 용기가 장착되어 있으므로, 용기 내의 이트륨, 지르코늄, 바나듐의 온도 상승을 억제할 수 있다.

본 발명의 쇼트 아크형 수은 램프를 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 쇼트 아크형 수은 램프(이하, 램프라고도 부른다)는, 석영 유리제의 발광관(1) 내에 한 쌍의 전극(2, 3)이 대향하여 배치되어 있으며, 2는 음극이고, 3은 양극이다.

발광관(1) 내에, 희가스로서 크세논 가스가 0.8atm와 수은이 25㎎/㎤ 봉입되어 있으며, 직류형 정전력 전원을 이용하여 램프로의 입력 전력 9KW, 120A로 점 등되는 램프이다.

도 2는, 도 1에 나타내는 램프의 음극측의 단면도이다.

음극(2)은, 내부 리드(21)의 선단에 끼워져 있으며, 내부 리드에 의해 지지되어 있다.

또한, 내부 리드(21)와 음극(2)이 1개의 구조물로부터 잘라 내어져 제작되는 경우도 있으며, 이 경우, 음극(2)과 내부 리드(21)는 일체 구조물이다.

그리고, 음극(2)을 지지하는 내부 리드(21)에는, 게터 기능을 가지는 용기(4)가 장착되어 있다.

이 용기(4)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 탄탈 또는 니오브로 이루어지는 파이프형상의 통관(41)으로 이루어지며, 그 통관(41)의 양단은 용융되어 시일되고, 통관(41)의 내부 공간이 외부와 완전하게 격리된 상태로 되어 있다.

이 통관(41)은, 수소 투과성이며, 외경 2㎜, 두께 0.3㎜, 길이 250㎜이며, 내부에 입자상의 이트륨(42)과 희가스가 봉입되어 있다. 통관(41) 내에는, 이트륨 이외에 지르코늄, 바나듐을 봉입해도 되고, 이들의 혼합물을 봉입해도 된다.

또, 통관(41) 내에 봉입되는 이트륨, 지르코늄, 바나듐은, 수소를 흡수하는 게터 기능을 가지는 것이며, 통관(41) 내에 틈새 없이 충전되는 것은 아니며, 어느 정도의 틈새가 존재하도록 충전되어 있다.

이트륨(42)이나 지르코늄, 바나듐은, 수은과 반응하여 합금을 만들기 때문에, 발광관(1) 내의 수은과 반응하지 않도록, 용기(4)의 내부에 봉입되어 있다.

한편, 용기(4)를 구성하고 있는 탄탈 또는 니오브는, 발광관(1) 내의 수은과 접촉해도 반응하지 않는 것이고, 용기로서 이트륨과 수은을 떼어 놓는 기능을 가지는 것이다.

용기(4) 내에 봉입되는 희가스는, 아르곤, 크립톤, 크세논 중 어느 하나이거나, 그들의 혼합 가스이다.

이러한 희가스는, 용기(4) 내에 봉입되는 이트륨, 지르코늄, 바나듐과 반응하지 않는 것이 조건이며, 아르곤, 크립톤, 크세논으로부터 선택되는 것이다.

도 2로 되돌아와, 용기(4)의 전극에 대한 장착 구조를 설명하면, 내부 리드(21)가 연장되는 방향으로 직관형상의 용기(4)가 복수개, 이 실시예에 있어서는 2개의 용기(4)가 내부 리드(21)를 따라 배치되어 있으며, 용기(4)가 내부 리드(21)에 대해서 이동하지 않도록, 용기(4)에 텅스텐 와이어(5)를 감아 내부 리드(21)에 고정하고 있다.

다음에, 용기(4)의 게터 기능을 설명한다.

램프 점등중에, 발광관(1)으로부터 불순 가스로서, 수소나 물, 산소가 방출된다.

이 중, 산소는, 용기(4)의 온도에 관계 없이, 탄탈 또는 니오브로 이루어지는 통관(41)에 불가역성의 반응을 일으켜 제거된다.

한편, 램프 점등중에, 발광관(1) 내에 방사된 수소는, 통관(41)이 500℃ 미만일 때는, 통관(41)에 흡수된다. 즉, 통관(41)이 500℃ 미만일 때는, 통관(41)을 구성하고 있는 탄탈 또는 니오브에 수소가 흡수된다.

그러나, 램프 점등중에, 통관(41)이 500℃ 이상이 되면, 통관(41)에 흡수된 수소는 다시 방출되고, 방출된 수소는, 통관(41) 내의 이트륨(42)에서 흡수되게 된다.

이트륨은, 수소에 대해서 가역적인 흡수 특성을 가지는 것인데, 1000℃의 고온 상태가 되어도, 탄탈에 비해 약 2자리수 정도 높은 수소 용해 특성을 가지는 것이다.

용기(4)는, 고온 상태가 되면 내부의 이트륨(42)도 고온이 되어, 이트륨(42)의 수소의 용해도가 크게 저하하고, 또, 용기(4) 내의 평형 수소 증기압이 높아져, 수소를 흡수하는 능력이 저하한다.

이 때문에 용기(4) 내에 희가스를 봉입한다. 용기(4) 내에 희가스를 봉입함으로써, 희가스의 대류에 의해 용기(4) 내의 이트륨(42)의 고온 부분의 열을 저온 부분으로 옮겨 고온 부분의 온도를 내릴 수 있고, 또한, 용기(4) 내의 수소의 평형 증기압을 낮은 상태로 유지할 수 있으며, 이트륨의 수소의 용해도를 높은 상태로 할 수 있어, 확실히, 수소를 흡수할 수 있는 것이다.

또한, 용기(4) 내에 봉입되는 희가스는, 열전도율이 높은 가스일수록, 용기(4) 내의 이트륨의 열수송을 효율적으로 행할 수 있어 아르곤이 적합하다.

다음에, 용기(4) 내의 희가스의 대류 현상을 상세하게 설명한다.

도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 램프를 음극(2)이 하방이 되도록 수직 점등하는 경우, 내부 리드(21)의 주위에 장착된 용기(4)는, 용기(4)의 내부 리드(21)측의 측면과 그 반대측의 발광관의 공간측의 측면 사이에 온도차가 생긴다.

용기(4)의 내부 리드(21)측의 측면은, 내부 리드(21)로부터 열전도로 열이 전해져 가열된 상태가 되어 있다. 한편, 용기(4)의 발광관의 공간측의 측면은, 발광관 내면을 따른 하강류가 램프의 바닥에서 반전되어, 차가워진 기체가 내부 리드(21)를 따라 상승하고, 이 상승 기류에 의해, 냉각된 상태가 되어 있다.

따라서, 용기(4)는, 내부 리드(21)측의 측면이 고온 상태, 발광관의 공간측의 측면이 저온 상태가 되어 있다.

이 결과, 용기(4) 내에서는, 온도가 높은 부분과 온도가 낮은 부분 사이에서 희가스의 대류가 일어나, 이 대류의 영향에 의해, 용기(4) 내의 이트륨(42)의 고온 부분의 열을 저온 부분으로 옮겨 고온 부분의 온도를 내릴 수 있고, 이트륨의 수소의 용해도를 높은 상태로 할 수 있으며, 용기(4) 내의 수소의 평형 증기압을 낮은 상태로 유지할 수 있어, 확실히, 수소를 흡수할 수 있는 것이다.

또한, 음극이 상방이 되도록 수직 점등하는 경우라도, 혹은, 음극과 양극이 수평 상태에서 점등하는 경우라도, 용기(4)의 내부 리드(21)측의 측면은, 내부 리드(21)로부터 열전도로 열이 전해져 가열된 상태가 되어 있고, 용기(4)의 발광관의 공간측의 측면은 대류에 의해 냉각된 상태가 되어 있으므로, 용기(4) 내에서는, 온도가 높은 부분과 온도가 낮은 부분이 생기고, 용기(4) 내에서 희가스의 대류가 일어나, 용기(4) 내의 이트륨(42)의 고온 부분의 열을 저온 부분으로 옮겨 고온 부분의 온도를 내릴 수 있고, 이트륨의 수소의 용해도를 높은 상태로 할 수 있으며, 용기(4) 내의 수소의 평형 증기압을 낮은 상태로 유지할 수 있어, 확실히, 수소를 흡수할 수 있는 것이다.

즉, 용기(4)는, 내부에 희가스가 봉입되어 있으므로 고온 상태가 되어도, 발 광관 내의 수소, 산소를 확실히 흡수할 수 있으므로, 발광관의 실투나 흑화를 억제하고, 게다가, 파장 300~350㎜의 자외선을 양호하게 방사할 수 있는 것이다.

또한, 용기(4)의 내용적에 대해서 이트륨의 체적이 95% 이하이면, 용기(4) 내에서 양호하게 대류가 발생하는 것이다.

용기(4) 내에 봉입되는 이트륨이나, 지르코늄, 바나듐은 분체, 입상, 선상인 것이 바람직하다. 이것은, 이트륨이나, 지르코늄, 바나듐의 표면적이 증가하여 수소의 흡수 속도가 높아지기 때문이다.

이트륨이나, 지르코늄, 바나듐이, 분체 또는 입자상인 경우는 입경이 1㎜ 미만, 선상인 경우는 직경이 1㎜ 미만 길이가 500㎜ 미만이 최적이다.

이것은, 후술하는 바와 같이, 용기(4)를 굽힘 가공하는 경우, 용기(4)의 가공성을 좋게 하기 때문이다.

도 4는, 용기(4)의 내부 리드에 대한 장착 구조의 다른 실시예를 나타내는 설명도이며, 음극측의 단면도이다.

이 실시예에서는, 내부에 이트륨이 봉입된 직선형상의 용기(4)를 내부 리드(21)의 주위에 감아, 용기(4)를 내부 리드에 장착한 구조이다.

그리고, 용기(4)가 내부 리드(21)에 대해서 이동하지 않도록, 음극(2)과는 반대측의 용기(4)의 단부 근방의 내부 리드(21)에 텅스텐 와이어(5)를 감고 있다.

도 5는, 용기(4)의 내부 리드에 대한 장착 구조의 다른 실시예를 나타내는 설명도이며, 음극의 사시도이다.

이 실시예에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 내부에 이트륨이 봉입된 시트 형상의 용기(4)는, 미리 내부 리드(21)를 따라 만곡하도록 굽힘 가공된 것이다.

이 굽힘 가공된 용기(4)를 내부 리드 봉(21)에 장착하고, 용기(4)가 내부 리드(21)에 대해서 축방향으로 이동하지 않도록, 음극(2)과는 반대측의 용기(4)의 단부 근방의 내부 리드(21)에, 텅스텐 와이어(5)를 감은 것이다.

<실험 1>

다음에, 게터 기능을 가지는 용기를 전극에 장착한 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프와, 용기를 장착하지 않은 비교용의 쇼트 아크형 수은 램프를 이용하여, 파장대 300㎚~350㎚의 사이의 분광 방사 조도를 파장에 관해서 적분한 방사 조도를 비교한 실험을 행했다.

본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프의 구조는, 도 1에 나타내는 램프와 동일하며, 사양은 하기와 같다.

램프 전류…………100A

램프 전력…………8KW

발광관(1)…………최대 외경 11cm, 최대 길이 13cm

발광관내 봉입물…크세논 가스(0.8atm)와 수은(25㎎/㎤)

용기(3)……………구성 재료：탄탈

내용적: 1.0㎤

봉입물: 이트륨(2.5g)과 아르곤(0.6atm)

이트륨 체적/용기 내용적：56%

용기 장착 위치…음극(2)을 지지하는 내부 리드(21)

비교용의 쇼트 아크형 수은 램프의 구조는, 상기의 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프로부터, 단지 용기를 제거한 것뿐인 구조이다.

각각의 램프를 점등시켜, 400시간 경과 후의 방사 조도를 비교한 데이터를 도 6에 나타낸다.

도 6에서는, 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프의 방사 조도 데이터를 A, 비교용의 쇼트 아크형 수은 램프의 방사 조도 데이터를 B로 하여 나타낸다.

도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 파장대 300㎚~350㎚의 사이의 분광 방사 조도는, 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프가 비교용의 쇼트 아크형 수은 램프에 비해 높아져 있는 것을 알 수 있다.

실측값에 있어서, 파장대 300㎚~350㎚의 사이의 분광 방사 조도는, 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프가 비교용의 쇼트 아크형 수은 램프에 비해, 약 15% 증대되어 있다.

이 실험 1로부터, 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프는, 용기 내에 봉입된 이트륨에 의해, 확실히 수소가 흡수되고, 파장 300㎚~350㎚의 자외선을 양호하게 방사하고 있는 것을 알 수 있다.

<실험 2>

다음에, 상기 실험 1에서 이용한 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프를 이용하여, 용기 내에 봉입되는 아르곤의 압력을 바꾸어, 400시간 경과 후의 파장대 300㎚~350㎚의 사이의 분광 방사 조도를 파장에 관해서 적분한 방사 조도를 구하는 실험을 행했다.

또한, 이 실험 2의 방사 조도는, 실험 1에서 이용한 비교용의 쇼트 아크형 수은 램프의 400시간 경과 후의 파장대 300㎚~350㎚의 사이의 분광 방사 조도를 파장에 관해서 적분한 방사 조도를 100%로 하여 상대값으로 나타내는 것이다.

결과를 하기의 표 1에 나타낸다.

표 1로부터, 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프 중, 용기 내의 압력이 70(Pa) 이상이면, 방사 조도가 110% 이상이 되고, 용기를 장착하지 않은 비교용의 쇼트 아크형 수은 램프에 비해, 10% 이상 방사 조도가 증대되어 있는 것을 알 수 있다.

그리고, 이 실험 2로부터, 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프는, 용기 내에서 양호하게 대류가 발생하여 용기 내의 수소의 평형 증기압을 낮은 상태로 유지할 수 있고, 봉입된 이트륨의 온도 상승이 억제되어 수소의 용해도가 높은 상태가 되어, 확실히, 수소가 흡수되고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 용기 내에 봉입되는 희가스를 아르곤 이외의 크립톤이나 크세논으로 바꾸어도, 혹은, 용기 내에 봉입되는 수소 흡수물을 지르코늄이나 바나듐으로 바꾸어도, 용기 내의 희가스의 압력이 70(Pa) 이상이면, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프의 설명도이다.

도 2는 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프의 음극측의 단면도이다.

도 3은 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프의 용기의 설명도이다.

도 4는 본원 발명의 다른 실시예의 쇼트 아크형 수은 램프의 음극측의 단면도이다.

도 5는 본원 발명의 다른 실시예의 쇼트 아크형 수은 램프의 음극측의 단면도이다.

도 6는 본원 발명의 쇼트 아크형 수은 램프의 방사 조도 데이터와 비교용의 쇼트 아크형 수은 램프의 방사 조도 데이터를 나타낸다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 발광관 2 음극

3 양극 4 용기

41 통관 42 이트륨, 지르코늄, 바나듐

5 탄탈 와이어

Claims (5)

1. 석영 유리제의 발광관 내에, 희가스와 수은이 봉입되고, 한 쌍의 전극을 가지는 쇼트 아크형 수은 램프에 있어서,

   탄탈 혹은 니오브로 이루어지는 밀폐 용기 내에, 적어도, 이트륨, 지르코늄, 바나듐 중 어느 하나와 희가스가 함께 봉입되고,

   상기 용기가 상기 전극에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 수은 램프.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 용기 중에 봉입되는 희가스는, 적어도, 아르곤, 크립톤, 크세논 중 어느 하나를 포함하고, 그 봉입되는 압력 P(Pa)는, 실온에서 P≥70(Pa)인 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 수은 램프.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 용기는 파이프형상이며, 상기 용기 내의 이트륨, 지르코늄, 바나듐은 분체 또는 입자상 또는 선상(線狀)인 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 수은 램프.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 용기는 시트형상이며, 상기 용기 내의 이트륨, 지르코늄, 바나듐은 분 체 또는 입자상 또는 선상인 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 수은 램프.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 용기는 음극을 지지하는 내부 리드에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 수은 램프.

Images