KR101044496B1 - 쇼트 아크형 방전 램프와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 상기한 종래의 문제를 해소함으로써, 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프의 생산의 효율을 높이는 것이다.

쇼트 아크형 방전 램프는, 발광관과, 그 양단에 연속하는 한 쌍의 외측 시일관과, 상기 외측 시일관의 내측에 당해 외측 시일관과 동일축 상에 배치되어 상기 외측 내측관에 용착(溶着)된 내측 시일관과, 상기 발광부의 내부에 대향하여 배치되는 본체부와 그 기단측에 연속하여 외측 시일관의 기단측을 향해 연장되는 축부로 이루어지는 한 쌍의 전극과, 상기 전극에 전기적으로 접속된 제1 집전판과, 상기 제1 집전판에 전기적으로 접속된 복수의 금속박과, 상기 복수의 금속박이 서로 겹치지 않고 외주면에 배치되어, 상기 복수의 금속박을 사이에 끼우도록 상기 내측 시일관의 내부에 용착된 유리 부재와, 상기 금속박에 전기적으로 접속된 제2 집전판과, 상기 제2 집전판에 전기적으로 접속된 외부 리드봉을 구비한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 내측 시일관은, 상기 외측 시일관에 용착되지 않고 상기 외측 시일관의 단부로부터 외부로 신장되는 부위를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

쇼트 아크형 방전 램프와 그 제조 방법{SHORT-ARC TYPED DISCHARGE LAMP AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 반도체나 액정의 제조 분야 등에서 사용되는 쇼트 아크형 방전 램프와 그의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 반도체나 액정 기판의 노광용으로 이용되는 쇼트 아크형 방전 램프의 점등시에는, 높은 점등 압력을 유지하면서 방전 공간 내와 그 램프 외부의 기밀성을 확보하는 목적에서, 몰리브덴 등의 금속박을 유리와 봉착시켜 시일하는 방법이 채용되고 있다.

이와 같이 몰리브덴 등의 금속박에 의해 시일된 한 겹 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프는, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시된 바와 같이 주지이다.

최근의 반도체나 액정 기판의 노광에는, 반도체 처리시의 스루풋을 올리는 것이나, 액정 기판이나 컬러 필터를 대상으로 한 대면적 조사시의 처리 능력을 향상하는 것이 요구되고 있다.

이러한 요구에 대해, 노광용의 광원에 사용하는 쇼트 아크형 방전 램프는, 투입 전력을 종래 이상으로 높게 하는 것으로 대응하고 있다. 이에 따라, 전극이 대형화하여, 전극이 매우 무거워지고 있다.

쇼트 아크형 방전 램프는, 특허 문헌 1에 나타내는 바와 같이, 전극의 일단만이 유지된 캔틸레버 구조이다. 그 때문에, 전극이 무거워지면, 제조 시에 있어서, 전극의 축부를 통해 금속박에 매우 큰 응력이 걸려, 시일 후의 금속박에 주름이 형성되거나, 금속박 자체가 파단하는 일이 있었다. 그리고, 금속박에 주름이 형성된 상태로 쇼트 아크형 방전 램프를 점등시키면, 시일부 구조가 파손된다는 문제가 있었다.

이러한 문제에 대응하기 위해, 본 출원인은, 특허 문헌 2에 있어서, 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프를 제안했다. 도 6은, 종래의 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프의 전체 구성을 나타낸다.

발광관(1)은 수은을 봉입한 석영 유리제의 관이다. 양극(2), 음극(3)은, 각각, 발광관 내에 배치된 본체부(21, 31)와, 외측 시일관 내를 향해 연장되는 축부(22, 32)를 가진다.

쇼트 아크형 방전 램프는, 외측 시일관(12), 내측 시일관(11), 금속박(10) 및 유리 부재(6)에 의해 기밀하게 시일된 이중 시일 구조를 가진다. 이하에, 양극(2)측의 시일부 구조에 대해서 설명하는데, 음극측의 시일부 구조도 양극측과 동일하다.

외측 시일관(12)은, 발광관(1)의 양단에 연속하는 원통형상 부분이다.

내측 시일관(11)은, 기밀 시일을 위한 원통형상의 유리 부재이다.

유리 부재(6)는 2개소에 형성된 바닥이 있는 구멍에 있어서, 축부(22)와, 외 부 리드봉(7)을 유지한다.

전극 유지체(5)는 축부(22)를 유지하기 위한 개구를 가지는 통형상체이다.

외부 리드 유지체(9)는 외부 리드봉(7)을 유지하기 위한 개구를 가지는 통형상체이다.

금속박(10)은, 유리 부재(6)와 내측 시일관(11) 사이에 개재하여, 제1 집전판(4)과 제2 집전판(8)을 전기적으로 접속한다.

제1 집전판(4)은, 축부(22)와 금속박(10)을 전기적으로 접속하는 금속제의 부재이다.

제2 집전판(8)은, 외부 리드봉(7)과 금속박(10)을 전기적으로 접속하는 금속제의 부재이다.

도 7은, 종래의 쇼트 아크형 방전 램프의 1차 시일의 절차를 도시한 단면도이다. 편의상, 양극측의 시일 구조만을 설명한다. 이하의 (a)~(f)의 절차를 순차적으로 행함으로써, (g)에 나타내는 전극 마운트가 완성된다.

(a)에 나타내는 바와 같이, 축부(22), 전극 유지체(5), 제1 집전판(4), 유리 부재(6), 금속박(10), 제2 집전판(8), 외부 리드봉(7), 외부 리드봉 유지체(9), 마운트 리본(23)에 의해 구성되는 전극 마운트 구성체를 준비한다.

(b)에 나타내는 바와 같이, 전극 마운트 구성체를, 배기용의 지관(枝管)(11a)을 구비하는 내측 시일관(11)의 내부에 삽입한다.

(c)에 나타내는 바와 같이, 내측 시일관(11)의 양단부를 버너 등으로 가열하여 시일한 후, 배기용의 지관(11a)을 통해 내측 시일관(11) 내를 배기하여 진공 상 태로 한다.

(d)에 나타내는 바와 같이, 전극 유지체(5), 유리 부재(6) 및 외부 리드봉 유지체(9) 주위의 내측 시일관(11)을 버너로 가열함으로써, 전극 유지체(5), 유리 부재(6) 및 외부 리드봉 유지체(9)의 3개의 부품을 내측 시일관(11)에 용착한다. 내측 시일관(11)과 유리 부재(6) 사이에 복수의 금속박(10)을 끼우고 용착하여 시일함으로써, 내측 시일관(11)과 외부 사이의 기밀 상태를 실현하고 있다.

(e)에 나타내는 2개소에 있어서 내측 시일관(11)을 절단한다.

(f)에 나타내는 바와 같이, 축부(22)의 선단부를 본체부(21)의 바닥이 있는 구멍(21a)에 감입한다.

(g)는 완성한 전극 마운트(20')를 나타낸다.

도 8은, 종래의 쇼트 아크형 방전 램프의 2차 시일의 절차를 도시한 단면도이다. 이하의 (a)~(d)의 절차를 순차적으로 행함으로써, 기밀하게 시일된 시일부 구조가 완성된다.

(a)에 나타내는 바와 같이, 전극 마운트(20')를 외측 시일관(12) 내에 삽입한다.

(b)에 나타내는 바와 같이, 양극(2)의 본체부(21)와 축부(22)의 일부를 발광관의 내부에 배치함과 함께, 본체부(21)를 제외한 전극 마운트(20')의 구성 부품 모두를 외측 시일관(12) 내부에 배치한다.

(c)에 나타내는 바와 같이, 외측 시일관(12)의 단부를 버너로 가열함으로써 시일하여, 발광관(1)에 설치된 도시하지 않은 배기용의 지관을 통해, 발광관(1)과 외측 시일관(12)의 내부를 배기하여 진공 상태로 한다.

(d)에 나타내는 바와 같이, 외측 시일관(12)의 D의 부분을 버너 등으로 가열함으로써, 내측 시일관(11)과 외측 시일관(12)을 용착한다. 상기한 바와 같이 내측 시일관(11)과 유리 부재(6)가, 복수의 금속박(10)을 내측 시일관(11)과 유리 부재(6) 사이에 끼운 상태로 가열하여 용착되어 있다. 따라서, 내측 시일관(11)과 외측 시일관(12)이 용착됨으로써, 외측 시일관(12)의 내부와 외부 사이의 기밀 상태가 실현된다.

[특허 문헌 1] 일본국 특허 제3379438호

[특허 문헌 2] 일본국 공개특허 2005-243484호

종래의 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프는, 내측 시일관(11)과 유리 부재(6)를 용착하여 1차 시일을 완료한 후에, 중량이 큰 전극의 본체부(21)를 축부(22)에 감입한다. 즉, 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프는, 1차 시일을 행하는 단계에 있어서, 중량이 큰 전극의 본체부(21)가 축부(22)의 선단측에 감입되어 있지 않기 때문에, 제조 시에 금속박(10)에 주름이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 점등시에 외측 시일관(12)이 파손될 걱정이 없다.

그러나, 종래의 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프는, 상기한 바와 같이, 외측 시일관(12)과 내측 시일관(11)이, 내측 시일관(11)의 전체 길이에 걸쳐 버너 등으로 가열되어 용착되기 때문에, 이하와 같은 문제가 새롭게 발생했다.

상기 도 8(d)에 나타내는 바와 같이, 외측 시일관(12)의, 내측 시일관(11)의 전체 길이에 상당하는 영역 D를 버너 등으로 가열하고 있어, 용착의 범위가 길기 때문에, 가열에 시간이 걸림과 함께, 버너 등을 구동하기 위해서 매우 큰 에너지가 필요했다. 따라서, 종래의 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프는, 생산 효율이 나쁘다는 문제가 있었다.

또, 종래의 쇼트 아크형 방전 램프는, 상기한 도 8(b)에 나타낸 바와 같이, 전극 마운트(20')를 외측 시일관(12) 내에 삽입하는 절차를 행할 때에, 본체부(21) 및 축부(22)를 외측 시일관(12)의 중심축에 일치시키는 것이 필요해진다. 이 위치 맞춤은 내측 시일관(11)의 외경과 외측 시일관(12)의 내경은 반드시 일치하고 있지 않기 때문에, 외부 리드봉(7)의 기단부에 설치된 마운트 리본(23)의 신축력을 이용함으로써 행해진다. 이 위치 맞춤은, 작업자의 고도의 숙련을 필요로 하며, 작업자마다 위치 정밀도의 차이가 발생한다는 문제가 있었다. 이와 같이, 종래의 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프는, 전극 마운트(20')를 외측 시일관(12) 내에 삽입하여, 본체부(21) 및 축부(22)를 적절한 위치에 배치하는 것이 곤란했다.

이상으로부터, 본 발명의 목적은, 상기한 종래의 문제를 해소함으로써, 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프의 생산의 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 발광관과, 그 양단에 연속하는 한 쌍의 외측 시일관과, 상기 외측 시일관의 내측에 당해 외측 시일관과 동일축 상에 배치되어 상기 외측 시일관에 용착된 내측 시일관과, 상기 발광부의 내부에 대향하여 배치되는 본체부와 그 기단측에 연속하여 외측 시일관의 기단측을 향해 연장되는 축부로 이루어지는 한 쌍의 전극과, 상기 전극에 전기적으로 접속된 제1 집전판과, 상기 제1 집전판에 전기적으로 접속된 복수의 금속박과, 상기 복수의 금속박이 서로 겹치지 않고 외주면에 배치되어, 상기 복수의 금속박을 사이에 끼우도록 상기 내측 시일관의 내부에 용착된 유리 부재와, 상기 금속박에 전기적으로 접속된 제2 집전판과, 상기 제2 집전판에 전기적으로 접속된 외부 리드봉을 구비한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 내측 시일관은, 상기 외측 시일관에 용착되지 않고 상기 외측 시일관의 단부로부터 외부로 신장되는 부위를 가지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 상기 외측 시일관이 상기 제1 집전판의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 상기 외측 시일관의 전체 길이가, 상기 내측 시일관의 전체 길이보다도 짧은 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 상기 발광관 내에, 발광 물질로서 수은이 봉입되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프의 이중 시일 구조를 실현하기 위한 전극 마운트는, 본체부와 그 기단측에 연속하는 축부로 이루어지는 전극과, 상기 전극에 전기적으로 접속된 제1 집전판과, 상기 제1 집전판에 전기적으로 접속된 복수의 금속박과, 상기 복수의 금속박이 서로 겹치지 않고 외주면에 배치된 유리 부재와, 상기 복수의 금속박에 전기적으로 접속된 제2 집전판과, 상기 제2 집전판에 전기적으로 접속된 외부 리드봉과, 상기 금속박을 사이에 끼우도록 상기 유리 부재의 직경 방향 바같쪽에 용착된 내측 시일관을 가지며,

내측 시일관이 상기 제1 집전판의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있음과 함께, 상기 외부 리드봉의 기단부를 넘어 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프의 제조 방법은, 본체부와 그 기단측에 연속하는 축부로 이루어지는 전극과, 상기 전극에 전기적으로 접속된 제1 집전판과, 상기 제1 집전판에 전기적으로 접속된 복수의 금속박과, 상기 복수의 금속박이 서로 겹치지 않고 외주면에 배치된 유리 부재와, 상기 복수의 금속박에 전기적으로 접속된 제2 집전판과, 상기 제2 집전판에 전기적으로 접속된 외부 리드봉과, 상기 금속박을 사이에 끼우도록 상기 유리 부재의 직경 방향 바깥쪽에 용착된 내측 시일관을 가지는 전극 마운트를 조립하는 절차와,

상기 전극 마운트를, 상기 내측 시일관이 외측 시일관의 단부로부터 외부로 신장되도록, 외측 시일관 내에 삽입하는 절차와,

상기 외측 시일관과, 당해 외측 시일관 내에 배치된 상기 내측 시일관을 용착하는 절차를 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 유리 부재와, 내측 시일관과, 유리 부재와 내측 시일관 사이에 끼워진 금속박과, 외측 시일관에 의해 구성되는 이중 시일 구조를 가진다. 따라서, 종래와 마찬가지로 제조 시에 있어서 금속박에 주름이 형성되는 일이 없어져, 쇼트 아크형 방전 램프의 점등시에 있어서의 시일부의 파손을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 상기 내측 시일관이, 상기 외측 시일관에 용착되지 않고 외측 시일관의 단부로부터 외부로 신장되는 부위를 가진다. 따라서, 내측 시일관이, 그 전체 길이 중 한정된 개소에서만 외측 시일관에 용착되므로, 내측 시일관과 외측 시일관을 가열하여 용착하기 위해서 필요로 하는 시간이 단축되고, 또한, 용착하기 위해 필요한 에너지를 저감할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이중 시일 구조를 채용함으로써, 쇼트 아크형 방전 램프의 생산의 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프의 전체 구성예를 도시한 단면도이다.

동 도면의 쇼트 아크형 방전 램프는, 대체로 구형상으로 형성된 발광관(1)과, 그 양단에 연속하여 형성된 한 쌍의 외측 시일관(12)을 구비한다.

발광관(1)의 내부에는, 양극(2)의 본체부(21)와, 음극(3)의 본체부(31)가, 서로 마주보고 배치됨과 함께, 발광 물질인 수은이 봉입되어 있다.

양극(2)은, 그 선단측이 둥글게 형성된 본체부(21)와, 당해 본체부(21)의 기 단측에 이어지는 봉형상의 축부(22)에 의해 구성된다. 축부(22)의 선단부가, 본체부(21)의 기단측에 형성된 바닥이 있는 구멍(21a)에 감입되어 있다.

음극(3)은, 그 선단측이, 양극(2)의 본체부(21)를 향함에 따라 점차 축경하는 테이퍼부를 가지는 본체부(31)와, 당해 본체부(31)의 기단측에 이어지는 봉형상의 축부(32)에 의해 구성된다. 축부(32)의 선단부가, 본체부(31)의 기단측에 형성된 바닥이 있는 구멍(31a)에 감입되어 있다.

양극(2) 및 음극(3)은, 예를 들면 텅스텐으로 이루어지는 각 본체부(21, 31) 및 각 축부(22, 32)에 의해 구성된다.

양극(2) 및 음극(3)은, 상기와 같이 각 본체부(21, 31)와 각 축부(22, 32)가 서로 다른 부재여도 되고, 각 본체부와 각 축부가 일체로 형성되어 있어도 된다.

수은의 봉입량은, 예를 들면 20mg/cc 이상이다.

도 2는 도 1의 쇼트 아크형 방전 램프의 이중 시일 구조의 확대 단면도를 나타낸다. 음극측의 시일부 구조에 대해서는, 설명을 생략하지만, 양극측의 시일부 구조와 동일하다.

축부(22)의 기단부에는, 금속제의 제1 집전판(4)이 설치되어 있다. 제1 집전판(4)은, 그 중앙에 관통 구멍(4a)을 가지는 원판형상을 가지고 있다. 축부(22)는 그 기단부가 제1 집전판(4)의 관통 구멍(4a)을 관통하고, 제1 집전판(4)의 기단면으로부터 신장되도록 배치되어, 예를 들면 용접 등에 의해 제1 집전판(4)의 개구 단부에 고정되어 있다.

전극 유지체(5)는 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 통형상의 부재이며, 그 선단 부분이 내측 시일관(11)의 선단부로부터 신장되지 않고 그 전체가 내측 시일관(11)의 안쪽에 수용되며, 제1 집전판(4)에 인접하여 배치된다. 축부(22)는 전극 유지체(5)의 중앙에 형성된 관통 구멍(5a)을 관통하여 배치된다.

유리 부재(6)는 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 기둥형상의 부재이며, 제1 집전판(4)에 인접하여 배치되어 있다. 유리 부재(6)에는, 축부(22)와 외부 리드봉(7)을 유지하기 위한 바닥이 있는 구멍(6a, 6b)이, 선단측과 기단측의 쌍방에 각각 형성되어 있다. 유리 부재(6)의 선단측의 바닥이 있는 구멍(6a)에는, 축부(22)의 기단부가 감입되어, 축부(22)가 유지된다. 유리 부재(6)의 기단측의 바닥이 있는 구멍(6b)에는, 외부 리드봉(7)의 선단부가 감입되어, 외부 리드봉(7)이 유지된다.

외부 리드봉(7)은, 예를 들면 텅스텐에 의해 구성되는 봉형상의 부재이며, 그 선단부에는, 금속제의 제2 집전판(8)이 설치되어 있다. 제2 집전판(8)은, 그 중앙에 관통 구멍(8a)을 가지는 원판형상을 가지고 있다. 외부 리드봉(7)은, 그 선단부가 제2 집전판(8)의 관통 구멍(8a)을 관통하고, 제2 집전판(8)의 선단면으로부터 신장되도록 배치되어, 예를 들면 용접 등에 의해 제2 집전판(8)의 개구 단부에 고정되어 있다.

외부 리드봉 유지체(9)는 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 통형상의 부재이며, 제2 집전판(8)에 인접하여 배치된다. 외부 리드봉(7)은, 외부 리드봉 유지체(9)의 관통 구멍(9a)을 관통하여 배치된다.

유리 부재(6)의 측주면(側周面)에는, 복수의 금속박(10)이, 서로 겹치지 않 고, 외측 시일관(12)의 관축 방향과 평행하게 늘어서 배치된다. 각 금속박(10)은, 예를 들면, 몰리브덴 등의 금속으로 이루어진다. 각 금속박(10)은, 예를 들면 용접 등에 의해, 그 선단부가 제1 집전판(4)의 측주면에 전기적으로 접속됨과 함께 그 기단부가 제2 집전판(8)의 측집면에 전기적으로 접속된다.

내측 시일관(11)은, 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 직관형상의 부재이며, 전극 유지체(5), 유리 부재(6) 및 외부 리드봉 유지체(9)의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있음과 함께, 그 선단이 발광관(1)의 안쪽으로 신장되지 않도록 배치된다. 내측 시일관(11)과 유리 부재(6)가, 복수의 금속박(10)을 양자의 사이에 끼우고, 버너 등에 의해 가열되어 용착된다. 내측 시일관(11)은, 외측 시일관(12)의 기단부로부터 외부로 신장되는 부위(11x)를 가진다.

외측 시일관(12)은, 예를 들면 석영 유리에 의해 직관형상으로 형성되고, 그 선단부가 발광관(1)의 단부에 연결되어 있다. 외측 시일관(12)은, 전극 유지체(5) 및 제1 집전판(4)의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있는 것이 바람직하다. 외측 시일관(12)의 내부에는, 예를 들면 버너 등으로 가열됨으로써, 동일축에 내측 시일관(11)이 용착되어 있다. 내측 시일관(11)은, 외측 시일관(12)보다도 전체 길이가 길어져 있으며, 외측 시일관(12)과 용착되지 않고, 외측 시일관(12)의 기단부로부터 바깥쪽으로 신장되는 부위(11x)를 가지고 있다.

상기 구성을 가지는 쇼트 아크형 방전 램프는, 소정의 램프 전력으로 점등 구동함으로써, 양극(2)과 음극(3)의 사이에서 방전이 형성되어, 파장 365nm의 자외선이 발광관(1)의 바깥쪽으로 출사한다.

쇼트 아크형 방전 램프의 점등 조건은, 예를 들면, 램프 전력이 10kW 이상이다.

양극(2)의 본체부(21)는 이러한 점등 조건에 견딜 수 있도록 하기 위해, 예를 들면, φ30mm 이상, 중량이 800g 이상이다.

다음에, 도 3은 도 1에 나타내는 쇼트 아크형 방전 램프의 1차 시일의 절차를 도시한 단면도이다. 도 3의 (a)~(f)에 나타내는 절차를 순차적으로 행함으로써, (g)에 나타내는 전극 마운트가 완성된다. 이하에서는, 「전극 마운트 구성체」는, 내측 시일관이 용착되어 있지 않은 것을 의미하고, 「전극 마운트」는, 내측 시일관이 용착된 것을 의미한다.

(a)는 전극 마운트 구성체를 제조하는 절차를 나타낸다. 선단측과 기단측의 쌍방에 바닥이 있는 구멍(6a, 6b)이 형성된 유리 부재(6), 기단부에 제1 집전판(4)이 고정된 축부(22), 전극 유지체(5), 선단부에 제2 집전판(8)이 고정됨과 함께 기단측에 마운트 리본(23)이 설치된 외부 리드봉(7), 외부 리드봉 유지체(9), 및 복수의 금속박(10)을 준비한다. 축부(22)의 기단부를 유리 부재(6)의 선단측의 바닥이 있는 구멍(6a)에 감입함과 함께, 축부(22)의 선단부가 전극 유지체(5)의 관통 구멍(5a)을 관통하도록 전극 유지체(5)를 배치한다. 동시에, 외부 리드봉(7)의 선단부를 유리 부재(6)의 기단측의 바닥이 있는 구멍(6b)에 감입함과 함께, 외부 리드봉(7)의 기단부가 외부 리드봉 유지체(9)의 관통 구멍(9a)을 관통하도록 외부 리드 유지체(9)를 배치한다. 마지막으로, 복수의 금속박(10)을 유리 부재(6)의 측주면 상에 서로 겹쳐지지 않도록 배치하고, 각 금속박(10)의 선단부를 제1 집전판(4) 의 측주면에 용접 등에 의해 고정함과 함께, 각 금속박(10)의 기단부를 제2 집전판(8)의 측주면에 용접 등에 의해 고정한다.

(b)는 (a)에서 제조한 전극 마운트 구성체를 내측 시일관(11)의 내부에 삽입하는 절차를 나타낸다. 전극 마운트 구성체를 내측 시일관(11) 내에 삽입하여, 전극 마운트 구성체의 전체가 내측 시일관(11)의 내부에 수용되도록 한다. 내측 시일관(11)의 전체 길이는, 전극 마운트 구성체의 전체 길이보다도 상당히 크다. 전극 마운트 구성체는, 마운트 리본(23)의 신축력을 이용하여, 축부(22)가 내측 시일관(11)의 중심축에 일치하도록 배치된다.

(c)는 내측 시일관(11)의 양단부를 시일하는 절차를 나타낸다. 내측 시일관(11)의 쌍방의 단부를 버너 등으로 가열하여 완전히 봉한다. 그리고, 내측 시일관(11)에 설치된 배기용의 지관(11a)을 통해, 내측 시일관(11) 내를 배기하여 진공 상태로 한다. 내측 시일관(11)의 배기가 완료된 후에 배기용의 지관(11a)을 완전히 봉한다.

(d)는 내측 시일관(11)을 전극 마운트 구조체에 용착하는 절차를 나타낸다. 복수의 금속박(10)을 유리 부재(6)와 내측 시일관(11) 사이에 끼운 상태로, 내측 시일관(11)의, 유리 부재(6)의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있는 개소를 버너 등으로 가열한다. 내측 시일관(11)이, 열에 의해 축경하여 유리 부재(6)에 용착한다. 또한, 내측 시일관(11)의, 전극 유지체(5) 및 외부 리드봉 유지체(9)의 직경 방향으로 연장되어 있는 개소를, 동일하게 하여 가열하여 용착한다.

(e)는 전극 마운트 구조체에 용착한 내측 시일관(11)의 단부를 절단하는 절 차를 나타낸다. 동 도면 (e)에 나타내는 2개소에 있어서 내측 시일관을 절단한다. 절단 개소는 전극 유지체(5)의 선단면보다도 약간 축부(22) 선단쪽의 개소이다.

(f)는 전극 마운트 구성체의 축부(22)에 양극(2)의 본체부(21)를 장착하는 절차를 나타낸다. 축부(22)의 선단부를 본체부(21)의 기단측에 설치된 바닥이 있는 구멍(21a)에 감입한다

도 (g)는 완성한 전극 마운트(20)를 나타낸다.

여기서, 완성한 전극 마운트(20)의 내측 시일관(11)은, 외부 리드봉(7)의 기단부를 넘어 연장되어 있는 부위(11b)를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 도 3(e)의 내측 시일관(11)을 절단하는 절차에 있어서는, 외부 리드봉(7)의 기단부를 넘어 연장되어 있는 부위(11b)를 남기도록 내측 시일관(11)을 절단하는 것이 좋다. 이와 같이 한 경우는, 후술하는 2차 시일에 있어서, 외측 시일관(12)에 대한 전극 마운트(20)의 위치 맞춤의 절차를 용이하게 행할 수 있다.

다음에, 도 4는 도 1에 나타내는 쇼트 아크형 방전 램프의 2차 시일의 절차를 도시한 단면도이다. 도 4의 (a)~(c)에 나타내는 절차를 순차적으로 행함으로써, 도 1에 나타내는 쇼트 아크형 방전 램프가 완성된다.

(a)는 전극 마운트(20)를 외측 시일관(12)의 중심축에 대해 위치 맞춤하는 절차를 나타낸다. 한쪽의 외측 시일관(12)을 한쪽의 시일용 선반(41)에 고정한다. 동시에, 전극 마운트(20)의 내측 시일관(11)을 다른쪽의 시일용 선반(42)에 고정한다. 이때, 내측 시일관(11)의, 외부 리드봉(7)의 기단부를 넘어 연장되어 있는 부위(11b)를 다른쪽의 시일용 선반(42)에 고정함으로써, 양극(2)의 축부(22)를 외측 시일관(12)의 중심축에 대해 용이하게 일치시킬 수 있다. 즉, 내측 시일관(11)이, 외부 리드봉(7)의 기단부를 넘어 연장되어 있는 부위(11b)를 가짐으로써, 당해 부위를 시일용 선반(42)에 의해 유지할 수 있기 때문에, 전극 마운트(20)를 외측 시일관(12)에 대해서 위치 맞춤하는 절차를 용이하게 행할 수 있다.

(b)는 전극 마운트(20)를 발광관(1) 및 외측 시일관(12)의 내부에 삽입하는 절차를 나타낸다.

전극 마운트(20)가 고정된 다른쪽의 시일용 선반(42)을 한쪽의 시일용 선반(41)을 향해 이동시킴으로써, 전극 마운트(20)을 다른쪽의 외측 시일관(12) 내에 삽입한다. 이때, 외측 시일관(12)이 전극 유지체(5) 및 제1 집전판(4)의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있음과 함께, 내측 시일관(11)의 기단부가 외측 시일관(12)의 기단부로부터 바깥쪽으로 신장되도록 한다.

(c)는 외측 시일관(12)을 전극 마운트(20)에 용착하는 절차를 나타낸다. 희가스나 질소 등의 불활성 가스를 발광관(1) 내에 충만하게 한 후에, 외측 시일관(12)의 동 도면에 나타내는 B의 개소를 버너 등으로 가열한다. 외측 시일관(12)이 열에 의해 축경하여 내측 시일관(11)과 용착한다. 불활성 가스를 발광관(1)에 충만하게 하는 목적은, 양극(2)의 본체부(21)나 축부(22) 등의 금속제의 부재가 산화하는 것을 방지하기 위해서이다.

또한, 음극측의 이중 시일 구조에 대해서는, 상기한 양극측의 이중 시일 구조와 동일하기 때문에 설명은 생략한다.

이상의 본 발명의 쇼트 아크 형태 방전 램프는, 1차 시일 시에, 중량이 큰 전극의 본체부(21)가 축부(22)의 선단부에 설치되어 있지 않기 때문에, 금속박(10)에 주름이 형성되지 않는다. 또한, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 종래의 이중 시일 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프와 비교하여, 2차 시일에 있어서, 외측 시일관(12)을 가열하는 전체 길이를 단축할 수 있다. 이에 관해, 이하에 도 5을 이용하여 자세하게 설명한다.

도 5는, 본 발명의 이중 시일 구조에 의한 효과를, 종래의 이중 시일 구조와 비교하여 도시한 확대 단면도이다. 동 도면 (b)에 나타내는 바와 같이, 종래의 이중 시일 구조는, 외측 시일관(12)의 전체 길이가 상대적으로 내측 시일관(11)의 전체 길이보다도 길게 되어 있다. 따라서, 2차 시일에 있어서는, 외측 시일관(12)의, 내측 시일관(11)의 전체 길이에 상당하는 범위 D를 버너 등으로 가열하고 있다.

이에 반해, 동 도면 (a)에 나타내는 바와 같이, 본 원의 이중 시일 구조는, 외측 시일관(12)의 전체 길이가 상대적으로 내측 시일관(11)의 전체 길이보다도 짧음으로써, 내측 시일관(11)이 외측 시일관(12)의 기단부로부터 바깥쪽으로 신장되는 부위(11x)를 가지는 구조이다. 따라서, 2차 시일에 있어서는 동 도면 (a)에 나타내는 B의 범위를 버너 등으로 가열하는 것만으로, 이중 시일 구조를 실현할 수 있다.

동 도면 (a), (b)을 대비하면, 본 원의 B의 범위가 종래의 D의 범위보다도 짧은 것이 명백하다. 본 발명의 이중 시일 구조를 채용함으로써, 외측 시일관(12)의 가열에 필요로 하는 시간을 단축함과 함께 가열에 필요로 하는 에너지를 저감할 수 있기 때문에, 쇼트 아크형 방전 램프의 생산의 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 내측 시일관(11)의 외측 시일관(12)에 용착되어 있지 않은 부위(11x)가, 외측 시일관(12)의 기단부로부터 외부로 신장되어 있는 구조이기 때문에, 이하의 효과를 기대할 수 있다. 이하에서는, 도 2에 나타내는 이중 시일 구조에 기초하여 설명한다.

외부 리드봉(7)과 외부 리드봉 유지체(9) 사이에는, 미소한 공극이 형성되기 때문에, 당해 공극을 통해 대기중의 산소가 침입한다. 몰리브덴으로 이루어지는 각 금속박(10)이 예를 들면 350℃ 이상의 고온 상태가 된 경우는, 금속박(10)이 상기 공극을 통해 침입한 산소와 반응하여 산화 몰리브덴을 생성함으로써 열화하여, 쇼트 아크형 방전 램프를 점등할 수 없게 될 우려가 있다. 이러한 사정으로부터, 몰리브덴으로 이루어지는 각 금속박(10)의 온도를 가능한한 낮게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 이중 시일 구조에 의하면, 내측 시일관(11)과 유리 부재(6) 사이에 끼워진 복수의 금속박(10)이, 외측 시일관(12)의 내부에 배치되어 있지 않은 구조이다. 즉, 금속박(10)의 주위에 내측 시일관(11)만을 연장시킴으로써, 점등시의 금속박(10)의 온도를 종래의 이중 시일 구조에 비해 낮게 할 수 있다.

또한, 본 발명은, 외측 시일관(12)과 내측 시일관(11)의 쌍방이, 전극 유지체(5)와 제1 집전판(4)의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있는 구조이기 때문에, 이하의 효과를 기대할 수 있다. 이하에서는, 도 1에 나타내는 쇼트 아크형 방전 램프에 기초하여 설명한다.

제1 집전판(4)의 외경은, 금속과 유리의 열팽창 계수의 상이를 고려하여, 전극 유지체(5)의 외경에 비해 상대적으로 작아져 있다. 그 때문에, 제1 집전판(4)의 양측에 배치된 전극 유지체(5)의 기단부 및 유리 부재(6)의 선단부와, 그 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있는 유리 사이에는, 각각 불가피하게 쐐기형상의 공극이 형성된다. 즉, 제1 집전판(4)의 주변에는, 쐐기형상의 공극이 형성된다.

제1 집전판(4)의 주변은, 상기 공극의 발생에 의해, 기계적으로 약한 개소라고 할 수 있다. 쇼트 아크형 방전 램프의 점등시에 발광관 내의 내압이 제1 집전판(4) 부근의 공극에 인가된 경우는, 당해 공극의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있는 유리에 크랙이 발생하고, 이 크랙이 유리의 직경 방향을 향해 진행한다는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 외측 시일관(12)과 내측 시일관(11)의 쌍방이, 적어도 제1 집전판(4)의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 제1 집전판(4)의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있는 유리의 두께가 커져, 발광관(1)의 내압에 대한 강도와 기계적 강도 쌍방을 높일 수 있으므로, 상기한 크랙의 진행을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 도 1은, 양극(2)측과 음극(3)측의 쌍방의 내측 시일관(11)이 당해 내측 시일관(11)에 용착된 쌍방의 외측 시일관(12)의 기단부로부터 바깥쪽으로 신장되는 구성을 구비하는 쇼트 아크형 방전 램프를 나타내지만, 이것은 본 발명의 일실시 형태에 지나지 않는다. 예를 들면, 본 발명은, 양극측의 내측 시일관이 당해 내측 시일관에 용착된 외측 시일관의 기단부로부터 외부로 신장되는 부위를 가지고 있으며, 음극측의 이중 시일 구조가 상기 서술한 종래의 이중 시일 구조와 동일해도 되고, 또, 음극측을 특허 문헌 1에 나타내는 바와 같은 한 겹 시일 구조로 할 수도 있다.

즉, 본 발명의 이중 시일 구조는, 양극측과 음극측의 쌍방에 적용할 수도 있고, 양극측 또는 음극측의 어느 한 쪽에만 적용할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프의 전체의 구성예를 도시한 단면도이다.

도 2는 쇼트 아크형 방전 램프의 이중 시일 구조의 확대 단면도를 나타낸다.

도 3은 쇼트 아크형 방전 램프의 1차 시일의 절차를 도시한 단면도이다.

도 4는 쇼트 아크형 방전 램프의 2차 시일의 절차를 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 효과를 종래의 이중 시일 구조와 비교하여 도시한 확대 단면도이다.

도 6은 종래의 쇼트 아크형 방전 램프의 전체의 구성을 도시한 단면도이다.

도 7은 종래의 쇼트 아크형 방전 램프의 1차 시일의 절차를 도시한 단면도이다.

도 8은 종래의 쇼트 아크형 방전 램프의 2차 시일의 절차를 도시한 단면도이다.

<부호의 설명>

1 : 발광관 2 : 양극

21 : 본체부 22 : 축부

3 : 음극 31 : 본체부

32 : 축부 4 : 제1 집전판

5 : 전극 유지체 6 : 유리 부재

7 : 외부 리드봉 8 : 제2 집전판

9 : 외부 리드봉 유지체 10 : 금속박

11 : 내측 시일관 11a : 지관

11b : 외부 리드봉의 기단부를 넘어 연장되어 있는 부위

11x : 외측 시일관의 기단부로부터 외부로 신장되어 있는 부위

12 : 외측 시일관 20 : 전극 마운트

23 : 마운트 리본 41 : 한쪽의 시일용 선반

42 : 다른쪽의 시일용 선반

Claims (6)

1. 발광관과, 그 양단에 연속하는 한 쌍의 석영 유리로 이루어진 외측 시일관과, 상기 외측 시일관의 내측에 당해 외측 시일관과 동일축 상에 배치되어 상기 외측 시일관에 용착(溶着)된 석영 유리로 이루어진 내측 시일관과, 상기 발광관의 내부에 대향하여 배치되는 본체부와 그 기단측에 연속하여 외측 시일관의 기단측을 향해 연장되는 축부로 이루어지는 한 쌍의 전극과, 상기 전극에 전기적으로 접속되고, 원판형상을 갖는 제1 집전판과, 상기 제1 집전판에 전기적으로 접속된 복수의 금속박과, 상기 복수의 금속박이 서로 겹치지 않고 외주면에 배치되고, 상기 복수의 금속박을 사이에 끼우도록 상기 내측 시일관의 내부에 용착된 유리 부재와, 상기 금속박에 전기적으로 접속되고, 원판형상을 갖는 제2 집전판과, 상기 제2 집전판에 전기적으로 접속된 외부 리드봉을 구비한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서,

   상기 제1 집전판의 직경 방향 바깥쪽으로는, 상기 내측 시일관과 상기 외측 시일관이 연장됨과 함께, 상기 제2 집전판의 직경 방향 바깥쪽으로는, 상기 내측 시일관만이 연장됨으로써, 상기 내측 시일관은, 상기 외측 시일관에 용착되지 않고 상기 외측 시일관의 단부로부터 외부로 신장되는 부위를 가지는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 외측 시일관의 전체 길이가, 상기 내측 시일관의 전체 길이보다도 짧은 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 발광관 내에, 발광 물질로서 수은이 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 쇼트 아크형 방전 램프를 제조하기 위해서 사용하는 전극 마운트로서,

   본체부와 그 기단측에 연속하는 축부로 이루어지는 전극과, 상기 전극에 전기적으로 접속된 제1 집전판과, 상기 제1 집전판에 전기적으로 접속된 복수의 금속박과, 상기 복수의 금속박이 서로 겹치지 않고 외주면에 배치된 유리 부재와, 상기 복수의 금속박에 전기적으로 접속된 제2 집전판과, 상기 제2 집전판에 전기적으로 접속된 외부 리드봉과, 상기 금속박을 사이에 끼우도록 상기 유리 부재의 직경 방향 바깥쪽에 용착된 내측 시일관을 가지며,

   상기 내측 시일관이, 상기 제1 집전판의 직경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있음과 함께, 상기 외부 리드봉의 기단부를 넘어 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 마운트.
5. 본체부와 그 기단측에 연속하는 축부로 이루어지는 전극과, 상기 전극에 전기적으로 접속되고, 원판형상을 갖는 제1 집전판과, 상기 제1 집전판에 전기적으로 접속된 복수의 금속박과, 상기 복수의 금속박이 서로 겹치지 않고 외주면에 배치된 유리 부재와, 상기 복수의 금속박에 전기적으로 접속되고, 원판형상을 갖는 제2 집전판과, 상기 제2 집전판에 전기적으로 접속된 외부 리드봉과, 상기 금속박을 사이에 끼우도록 상기 유리 부재의 직경 방향 바깥쪽에 용착된 석영 유리로 이루어진 내측 시일관을 가지는 전극 마운트를 조립하는 절차와,

   상기 전극 마운트를, 석영 유리로 이루어진 외측 시일관 내에 삽입하는 절차로서, 상기 제1 집전판의 직경 방향 바깥쪽으로는, 상기 내측 시일관과 상기 외측 시일관이 연장됨과 함께, 상기 제2 집전판의 직경 방향 바깥쪽으로는, 상기 내측 시일관만이 연장됨으로써, 상기 내측 시일관이 외측 시일관의 단부로부터 외부로 신장하도록 하는, 절차와,

   상기 외측 시일관을, 당해 외측 시일관 내에 배치된 상기 내측 시일관에 용착하는 절차를 행하는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프의 제조 방법.
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