KR20090015809A - Discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 액정이나 반도체, 프린트 기판 등의 노광 장치의 광원에 이용되는 방전 램프에 관한 것이다. 특히, 시일부가 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 금속박에 의해서 시일된 박(箔)시일 구조의 방전 램프에 관한 것이다. This invention relates to the discharge lamp used for the light source of exposure apparatuses, such as a liquid crystal, a semiconductor, and a printed circuit board. In particular, it is related with the discharge lamp of the foil seal structure in which the seal part was sealed by the metal foil which consists of molybdenum (Mo).
방전 램프의 급전 구조로서, 전극이 실일관에 매설된 금속박에 접속되고, 금속박의 타단에 외부 리드가 접속되어 도통을 취하는 것이 알려져 있다. 이러한 박시일 구조의 시일부를 갖는 방전 램프는, 시일관을 구성하는 석영 유리와 외부 리드를 구성하는 몰리브덴(Mo) 혹은 텅스텐(W)의 팽창 계수가 다른 것에 기인하여, 시일관과 외부 리드의 외주의 사이에 미세한 간극이 형성된다. 이러한 간극이 존재하기 때문에, 금속박이나 외부 리드의 표면까지 대기가 침입하고, 점등시에 금속박 및 외부 리드의 산화가 큰 폭으로 촉진된다는 문제가 있었다. 그 결과, 시일관에 크랙이 발생하는 것이나, 금속박이 용단하는 등하여, 방전 램프의 수명을 짧게 하고 있었다.As a power supply structure of a discharge lamp, it is known that an electrode is connected to the metal foil embedded in the seal tube, and an external lead is connected to the other end of the metal foil, and it takes electrical conduction. The discharge lamp having the seal portion of such a thin seal structure has the outer circumference of the seal tube and the outer lead due to the difference in the expansion coefficients of the molybdenum (Mo) or the tungsten (W) constituting the seal tube and the quartz glass constituting the seal tube. Fine gaps are formed between them. Since such a gap exists, there exists a problem that air | atmosphere penetrates into the surface of a metal foil or an external lead, and the oxidation of a metal foil and an external lead is greatly promoted at the time of lighting. As a result, cracks generate | occur | produce in the seal tube, metal foil melted, etc., and the lifetime of the discharge lamp was shortened.
이러한 문제를 해결하는 수단으로서, 공개특허 2004-319177 공보에 나타내는 기술이 알려져 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 액정 프로젝터용으로 이용되는 방전 램프에 있어서, 시일관(2)과 외부 리드(9)와 금속박(5)의 외주에 형성된 간극에, 루비듐 산화물(Rb2O)로 이루어지는 봉착재(22)를 충전하고, 시일관(2)의 외단부에 산화 붕소와 산화 비스무트를 주성분으로 하는 저융점 유리(20)를 부착하고 있다. 이러한 구조로 함으로써, 시일관(2)의 외단면의 대기의 침입구를 막고 외부 리드(9) 및 금속박(5)을 외부 공기로부터 차단할 수 있고, 시일부의 내열 온도를 향상시킬 수 있다. 또한, 고온에 노출되는 상황하에서의 사용 수명을 늘릴 수도 있다.As a means to solve this problem, the technique shown in Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-319177 is known. In the discharge lamp which is used for a liquid crystal projector as shown in Fig. 6, the gap formed on the outer periphery of the
[특허 문헌 1:일본국 공개특허 2004-319177 공보][Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-319177]
그러나, 노광 장치의 광원에 이용되는 대형의 방전 램프에, 상기하는 구성, 즉, 시일관(2)과 외부 리드(9)와 금속박(5)의 외주에 형성된 간극에 봉착재(22)를 충전하고, 시일관(2)의 외단면에 저융점 유리(20)를 부착시키는 구성을 적용해도, 대기의 침입을 막을 수 없다는 문제가 발생했다. 액정 프로젝터용으로 이용되는 방전 램프에 비해, 노광 장치의 광원에 이용되는 방전 램프는 크기 때문에, 외부 리드(9)의 외주에 형성되는 간극도 커져 있다. 더욱이, 노광 장치의 광원에 이용되는 방전 램프는, 시일관(2)의 외단면이 전극으로부터 떨어져 있고, 방전 램프의 점등시라도 그만큼 온도가 높아지지 않는다. 그 때문에, 저융점 유리(20)는 방전 램프의 점등 중에서도 연화점 이하의 온도로 유지되고, 표면에 미소 크랙이 발생하고 있다.However, the sealing
노광 장치의 광원에 이용되는 대형의 방전 램프에서는, 저융점 유리(20)의 표면에 미소 크랙이 존재하기 때문에, 시일관(2)의 외단면에 저융점 유리(20)를 부착시키는 것 만으로는, 외부 리드(9)의 외주에 형성된 간극을 완전하게 막지는 못하고, 외부 공기의 유입에 의해 금속박(5)이 산화된다.In the large discharge lamp used for the light source of an exposure apparatus, since a micro crack exists in the surface of the
본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여, 노광 장치의 광원에 이용되는 방전 램프에 있어서, 저융점 유리로 대기의 침입구를 막고 금속박을 외부 공기로부터 차단할 수 있는 방전 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a discharge lamp capable of blocking an inflow port of the atmosphere with low melting glass and blocking a metal foil from outside air in a discharge lamp used for a light source of an exposure apparatus.
본원 제1의 발명은, 발광관의 양단에 시일관이 연속 설치되어 이루어진 방전 용기와, 상기 발광관의 내부에 배치된 전극과, 상기 시일관의 내부에 배치된 유리 부재와, 상기 유리 부재의 외주면에 배치된 금속박과, 상기 금속박과 전기적으로 접속해 외부 석영관의 관통 구멍에 삽입 통과되는 외부 리드를 갖는 방전 램프에 있어서, 상기 외부 석영관의 관통 구멍의 내주면과 상기 외부 리드의 외주면의 사이에 형성된 간극에 저융점 유리를 구비하고, 당해 관통 구멍의 외단에 당해 관통 구멍을 확대하여 설치되는 오목부를 갖는 것을 특징으로 한다. The 1st invention of this application is the discharge container by which the seal tube is continuously provided in the both ends of a light emitting tube, the electrode arrange | positioned inside the said light tube, the glass member arrange | positioned inside the said seal tube, and the said glass member A discharge lamp having a metal foil disposed on an outer circumferential surface and an outer lead electrically connected to the metal foil and inserted into a through hole of an outer quartz tube, the discharge lamp having an inner circumferential surface between a through hole of the outer quartz tube and an outer circumferential surface of the outer lead. It is characterized by having a recessed part provided with the low melting glass in the clearance gap formed in this, and extending the said through hole in the outer end of the said through hole.
또, 본원 제2의 발명은, 본원 제1의 발명에 있어서, 상기 오목부는, 상기 관통 구멍의 개구측으로 넓어지는 테이퍼면에 의해서 형성되는 것을 특징으로 한다. Moreover, in this invention of 2nd this application, in the 1st invention of this application, the said recessed part is formed by the taper surface extended to the opening side of the said through hole, It is characterized by the above-mentioned.
또, 본원 제3의 발명은, 본원 제1의 발명에 있어서, 상기 오목부는, 상기 관통 구멍의 내표면에 단부(段部)를 설치함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다. Moreover, in the 3rd invention of this application, in the 1st invention of this application, the said recessed part is formed by providing an edge part in the inner surface of the said through hole. It is characterized by the above-mentioned.
또, 본원 제4의 발명은, 본원 제1의 발명에 있어서, 상기 저융점 유리는, 도넛형상의 고체물로서, 상기 외부 리드가 관통하고 있음과 더불어, 상기 외부 석영관의 외단면에 배치된 상태에서, 가열 용융됨으로써 형성된 것임을 특징으로 한다. In addition, according to the fourth invention of the present application, in the first invention of the present application, the low-melting-point glass is a donut-shaped solid material, and the external lead penetrates and is disposed on the outer end surface of the external quartz tube. In the state, it is formed by heat melting.
또, 본원 제5의 발명은, 본원 제1의 발명에 있어서, 상기 저융점 유리는, 도넛형상의 고체물로서, 상기 외부 리드가 관통하고 있음과 더불어, 상기 오목부의 내부에 배치된 상태에서, 가열 용융됨으로써 형성된 것임을 특징으로 한다. In addition, in the fifth invention of the present application, in the first invention of the present application, the low-melting-point glass is a donut-shaped solid material, in which the external lead penetrates and is disposed inside the concave portion. It is characterized by being formed by heat melting.
또, 본원 제6의 발명은, 본원 제1의 발명에 있어서, 상기 시일관은, 상기 외부 석영관의 외단면보다 관축 방향으로 돌출하도록 형성됨으로써, 당해 외부 석영관의 외주벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. In addition, according to the sixth invention of the present application, in the first invention of the present application, the seal tube is formed to protrude in the tube axis direction from the outer end surface of the outer quartz tube, so that the outer circumferential wall of the outer quartz tube is formed. It features.
또, 본원 제7의 발명은, 본원 제1의 발명에 있어서, 상기 외부 리드의 외주면으로서, 상기 간극에 상당하는 부위에 권취박(箔)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. Moreover, the 7th invention of this application is the 1st invention of this application WHEREIN: The winding foil is formed in the site | part corresponded to the said gap as an outer peripheral surface of the said external lead, It is characterized by the above-mentioned.
본원 제1의 발명에 관한 방전 램프에 의하면, 관통 구멍의 외단에 그 관통 구멍을 확대하여 설치되는 오목부를 갖음으로써, 외부 석영관의 관통 구멍의 내주면과 상기 외부 리드의 외주면의 사이에 형성된 간극에 저융점 유리를 삽입시킬 수 있고, 대기의 침입구를 막고, 집전판 및 그것과의 용접 부분에 있어서의 금속박을 외부 공기로부터 차단하여, 산화를 방지할 수 있다.According to the discharge lamp which concerns on the 1st invention of this application, it has a recess provided in the outer end of a through hole to enlarge the through hole, and is formed in the clearance gap formed between the inner peripheral surface of the through hole of an outer quartz tube, and the outer peripheral surface of the said external lead. The low melting point glass can be inserted, the air inlet port can be blocked, and the metal foil in the current collector plate and the welded portion thereof can be blocked from the outside air to prevent oxidation.
본원 제2 또는 3의 발명에 관한 방전 램프에 의하면, 관통 구멍의 개구측으로 넓어지는 테이퍼면이나 관통 구멍의 내표면에 설치된 단부에 의해서 오목부를 형성함으로써, 저융점 유리를 관통 구멍의 축방향으로 길게 형성할 수 있고, 확실히 대기의 침입구를 막아, 집전판 및 그것과의 용접 부분에 있어서의 금속박을 외부 공기로부터 차단하여, 산화를 방지할 수 있다.According to the discharge lamp which concerns on 2nd or 3rd invention of this application, by forming a recessed part by the taper surface which spreads to the opening side of a through hole, or the edge part provided in the inner surface of a through hole, the low melting glass is extended in the axial direction of a through hole. It can form, and it can reliably block the air intrusion port, can block the metal foil in a collector plate and the welding part with it from external air, and can prevent oxidation.
본원 제4의 발명에 관한 방전 램프에 의하면, 도넛형상의 고체물에 외부 리드를 관통시켜, 외부 석영관의 외단면에 배치함으로써, 용이하게 위치 결정할 수 있고, 이 상태에 있어서 가열 용융시킴으로써, 간극의 개구부를 저융점 유리에 의해서 확실히 막을 수 있다.According to the discharge lamp which concerns on 4th invention of this application, an external lead can be made to pass through a donut-shaped solid material, and it can arrange | position to the outer end surface of an external quartz tube, and it can position easily, and it heats and melts in this state, and is a clearance gap. The opening of can be surely blocked by low melting glass.
본원 제5의 발명에 관한 방전 램프에 의하면, 저융점 유리를 방전 램프의 오목부의 내부에 미리 저융점 유리를 충전하여 가열 용융하고 있으므로, 간극을 저융 점 유리에 의해서 확실히 막을 수 있다.According to the discharge lamp which concerns on 5th invention of this application, since the low melting glass is previously filled with low melting glass by heat-melting the low melting glass in the recessed part of a discharge lamp, a clearance can be reliably prevented by low melting glass.
본원 제6의 발명에 관한 방전 램프에 의하면, 외부 석영관의 외단면보다 관축 방향으로 돌출하도록 형성하여, 외부 석영관의 외주벽을 형성함으로써, 저융점 유리가 가열 용융될 때 시일관의 외측으로 유출되는 드리핑이 발생하지 않는다.According to the discharge lamp which concerns on 6th invention of this application, it forms so that it may protrude in a tube-axis direction rather than the outer end surface of an outer quartz tube, and forms the outer peripheral wall of an outer quartz tube, and when the low melting glass is heated and melted, it will go out of a seal tube No outflowing dripping occurs.
본원 제7의 발명에 관한 방전 램프에 의하면, 외부 리드의 외주면으로서, 간극에 상당하는 부위에 권취박을 형성함으로써, 석영 유리로 이루어지는 외부 석영관과 텅스텐(W)으로 이루어지는 외부 리드가 직접 접촉하는 일이 없다. 석영 유리와 외부 리드는 선팽창율이 다르지만, 권취박에 의해서 서로의 완충을 억제할 수 있다.According to the discharge lamp which concerns on 7th invention of this application, as an outer peripheral surface of an external lead, winding foil is formed in the site | part corresponded to a clearance gap, and the external quartz tube which consists of quartz glass, and the external lead which consists of tungsten (W) directly contact. There is no work. Although the linear expansion rate differs between a quartz glass and an external lead, buffering can mutually be suppressed by winding foil.
본 발명의 제1의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 방전 램프의 구성의 개략을 나타내는 단면도이다.A first embodiment of the present invention will be described. 1 is a cross-sectional view showing an outline of the configuration of a discharge lamp.
방전 램프는, 예를 들면 석영 유리 등의 광 투과성 재료로 이루어지고, 개략 구형상의 발광관(3)과 그 양단에 연속해서 바깥쪽으로 연장하는 시일관(2)을 갖는 방전 용기(1)을 구비하고, 발광관(3)의 내부에는, 각각 예를 들면 텅스텐(W)으로 이루어지는 양극(6) 및 음극(7)이 대향 배치되어 있다. 방전 용기(1) 내에는, 발광 물질로서의 수은 및 시동 보조용의 버퍼 가스로서의 예를 들면 크세논 가스가 각각 소정의 봉입량으로 봉입되어 있다. 수은의 봉입량은, 예를 들면 1~70㎎/㎤의 범위 내, 예를 들면, 22㎎/㎤로 이루어지고, 크세논 가스의 봉입량은 예를 들면 0.05~0.5㎫의 범위 내, 예를 들면 0.1㎫로 되어 있다. The discharge lamp is made of a light-transmitting material such as quartz glass, for example, and includes a
방전 용기(1) 내에는, 양극(6) 또는 음극(7)이 선단에 고정된 내부 리드(8)가 시일관(2) 내를 그 관축을 따라 연장하도록 설치되어 있다. 내부 리드(8)의 타단부는, 시일관(2) 내에 설치된, 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 대략 원주형상의 유리 부재(4)에 지지되어 있다. 또, 방전 용기(1)의 외부로 도출, 즉 시일관(2)의 외단보다 바깥쪽으로 돌출하여 연장하도록 설치된 외부 리드(9)의 일단부가 유리 부재(4)에 지지되어 있다.In the
유리 부재(4)의 외주면에, 서로 주방향으로 이간하여, 복수장 예를 들면 6장의 띠형상의 금속박(5)이 방전 램프의 관축 방향을 따라서 서로 평행하게 설치되어 있다. 금속박(5)은, 예를 들면 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 루테늄(Ru), 레늄(Re) 등의 고융점 금속 또는 그들 합금에 의해 구성할 수 있지만, 용접의 용이성, 용접열의 전도성이 좋은 것 등의 이유로부터, 몰리브덴(Mo)을 주성분으로 하는 금속에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 각각의 금속박(5)은, 두께가 예를 들면 0.02~0.06㎜, 폭이 예를 들면 6~15㎜이다. 또, 유리 부재(4)의 외부 석영관(13)측의 단면에는, 직경 6㎜의 외부 리드(9)가 삽입되는 구멍이 설치되어 있다. On the outer circumferential surface of the
각각의 금속박(5)의 일단이 내부 리드(8)에 전기적으로 접속되고, 타단이 외부 리드(9)에 전기적으로 접속된다. 그리고, 방전 용기(1)에 있어서의 시일관(2)과 유리 부재(4)가 금속박(5)을 통해 용착되어 기밀 시일 구조가 형성되어 있다. 유지용 통체(10)는, 내부 리드(8)가 삽통된 상태로 이것을 지지하는 예를 들면 석영 유리제의 통형상의 내부 리드 지지 부재로서, 방전 용기(1)에 있어서의 시일관(2)과 용착되어 있다.One end of each
전기적 접속 상태에 대해서 구체적으로 설명하면, 내부 리드(8)가 유지용 통체(10)에 삽입 통과된 상태로 지지되고, 내부 리드(8)의 시일부측에는 금속판(11)이 고정되어 있고, 금속박(5)이 금속판(11)에 용접됨으로써, 내부 리드(8)와 금속박(5)이 전기적으로 접속된다. 유리 부재(4)에 삽입된 외부 리드(9)는 외부 석영관(13)에 삽입 통과된 상태로 지지되고, 외부 석영관(13)의 발광관측의 단면으로부터 외주면을 덮도록 집전판(12)이 설치되고, 금속박(5)이 집전판(12)의 외주면에 용접됨으로써, 외부 리드(9)와 금속박(5)이 전기적으로 접속된다.When the electrical connection state is demonstrated concretely, the internal lead 8 is supported by the state which inserted through the
이 방전 램프에 있어서, 도시를 생략한 점등 전원에 의해서 양극(6) 및 음극(7)의 전극간에 고전압 예를 들면 20kV이 인가됨으로써, 전극간에서 절연 파괴가 생기고, 이어서 방전 아크가 형성되고, 예를 들면 파장 365㎚의 i선이나 파장 435㎚의 g선을 포함하는 광이 방사된다.In this discharge lamp, a high voltage, for example, 20 kV, is applied between the electrodes of the
도 2는, 방전 램프의 시일부의 외단측을 나타내는 확대 단면도이다.2 is an enlarged cross-sectional view showing the outer end side of the seal portion of the discharge lamp.
외부 리드(9)에는, 바깥쪽으로 개구하는 바닥이 있는 통형상의 집전판(12)이, 외부 리드(9)가 바닥부를 관통하는 상태로, 고정되어 있고, 이 집전판(12)의 외주면에 각각의 금속박(5)의 타단부가 용접되어 접합되고, 이로 인해, 집전판(12)을 통해 외부 리드(9)와 금속박(5)이 전기적으로 접속되어 있다. 여기에, 집전판(12)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 몰리브덴(Mo) 등을 들 수 있다. 집전판(12)의 내부 공간에는, 외부 리드(9)가 삽입 통과된 상태로 이것을 지지하는 예를 들면 석영 유리제의 통형상의 외부 석영관(13)이 설치되어 있다.A cylindrical
집전판(12)의 외주면과 금속박(5)은, 각각이 서로 겹치는 부위에 있어서 스 포트 용접기 등에 의해 용접하여 전기적 접속을 하고 있다. 용접할 때에 금속박(5)을 꽉 누르므로, 용접 부분의 금속박(5)이 얇아지는 경우가 있다. 용접 부분의 금속박(5)이 얇아지면, 금속박(5)을 흐르는 전류의 통로가 좁아지기 때문에, 집전판(12)과의 용접 부분에 있어서의 금속박(5)은 온도가 상승하기 쉽다는 특징을 갖는다. 온도가 높은 부분에서는 금속박(5)이 산화하기 쉽고, 또, 산화의 진행에 의해 전류의 통로가 될 수 있는 단면적도 서서히 감소하므로, 전기 저항이 커져 더 온도가 높아진다. 이러한 현상이 생기기 때문에, 집전판(12)과의 용접 부분에 있어서의 금속박(5)은 가장 산화를 억제할 필요가 있는 부분이다.The outer circumferential surface of the
시일관(2)과 유리 부재(4)를 금속박(5)을 통해 용착하여 시일함으로써, 발광 공간과 외부 공기 공간이 나뉘어져 있다. 유리 부재(4)로부터 외단측은 외부 공기 공간으로 되어 있기 때문에, 외부 석영관(13)의 관통 구멍(16)의 내주면과 외부 리드(9)의 외주면의 사이에 형성된 간극(30)은 외부와 연통되어 있다. 텅스텐(W)이나 몰리브덴(Mo) 등의 금속의 열팽창율과, 석영 유리의 열팽창율은 약 1자리수 다르므로, 금속의 열팽창을 허용하기 위하여, 금속과 석영 유리의 사이에 간극(30)을 설치하고 있을 필요가 있기 때문이다. 또한, 석영 유리로 이루어지는 외부 석영관(13)과 텅스텐(W)으로 이루어지는 외부 리드(9)가 직접 접촉하지 않도록, 외부 리드(9)의 외주면에 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 권취박(15)을 설치하여 외부 석영관(13)에 삽입 통과되어 있다.The light emitting space and the external air space are divided by welding and sealing the
외부 석영관(13)의 대략 중앙에 설치되어 있는 관통 구멍(16)은, 개구측으로 넓어지는 테이퍼면(17)이 형성되어 있다. 테이퍼면(17)이 형성된 개소는, 외부 석 영관(13)의 내주와 외부 리드(9)의 외주의 거리가 커지고, 관통 구멍(16)의 외단을 확대하여 설치된 링형상의 오목부(14)가 된다. 오목부(14)는, 외부 리드(9)의 외주를 따라서 축방향으로 형성되고, 그 최대 외경은 관통 구멍(16)의 내경보다 커져 있다. 외부 석영관(13)의 관통 구멍(16)의 내주면과 외부 리드(9)의 외주면의 사이에, 외부 리드(9)의 축방향으로 연장되는 간극(30)이 형성되어 있고, 관통 구멍(16)을 확대하여 오목부(14)를 형성함으로써, 관통 구멍(16)의 외단에 있어서의 간극(30)의 스페이스를 크게 하고 있다.The through-
간극(30)을 통해서 대기가 침입함으로써, 집전판(12)과 금속박(5) 및 그들 용접 부분에 있어서의 금속박(5)이 산화하는 것을 방지하기 때문에, 외부 석영관(13)의 관통 구멍(16)의 내주면과 외부 리드(9)의 외주면의 사이에 형성된 간극(30)에, 관통 구멍(16)의 외단을 확대하여 설치된 오목부(14)를 채우도록, 저융점 유리(20)가 충전되어 있다. 저융점 유리(20)는 외부 공기의 유입을 억제하는 것을 목적으로 하므로, 관통 구멍(16)의 내주면과 외부 리드(9)의 외주면의 사이에 형성된 간극(30)을 막도록, 시일관(2)의 직경 방향으로 절단한 단면에 있어서 조밀하게 설치된다. 저융점 유리(2P)는, 산화 붕소와 산화 비스무트를 주성분으로 하고, 이 주성분의 합계 중량이 전체의 중량의 70% 이상이 되는 것으로 이루어진다.Since the air penetrates through the
방전 램프의 점등시의 외부 석영관(13)의 외단의 온도는, 150~250℃이다. 저융점 유리(20)의 연화점은 420℃이기 때문에, 방전 램프의 점등 중에서도 저융점 유리(20)는 점성을 갖지 않고, 표면에 미소 크랙이 존재하고 있다. 저융점 유리(20)를 형성하는 미소 크랙에 의해, 외부 석영관(13)의 외단측과 간극(30)의 내 부의 사이에서 대기가 유통하여, 집전판(12)과의 용접 부분에 있어서의 금속박(5)이 외부 공기에 노출되는 것을 확실히 방지할 수 있도록 형성해야 한다. 그 때문에, 저융점 유리(20)는, 미소 크랙이 형성되는 길이에 대해서 충분히 두껍게 형성하지 않으면 안되고, 관통 구멍(16)의 축방향으로 적어도 2㎜에 걸쳐서 형성할 필요가 있다.The temperature of the outer end of the
관통 구멍(16)의 외단을 확대하여 설치되는 오목부(14)를 갖음으로써, 외부 석영관(13)의 관통 구멍(16)의 내주면과 외부 리드(9)의 외주면의 사이에 형성된 간극(30)이 관통 구멍(16)의 외단에 있어서 커지고, 저융점 유리(20)를 효율적으로 주입하여 삽입시킬 수 있다. 이러한 간극(30)에 주입된 저융점 유리(20)에 의하면, 대기의 침입구를 막고, 집전판(12)과의 용접 부분에 있어서의 금속박(5)을 외부 공기로부터 차단하여, 산화를 방지할 수 있다.The
또, 유리 부재(4)와 외부 리드(9)의 외주에 형성된 간극(30)에, 저융점 유리(20)가 설치되지 않은 간극(21)이 형성되어 있다. 방전 램프의 입력 전력을 증대시키거나, 시일부의 축방향의 길이를 짧게 함으로써, 방전 램프의 점등 조건을 엄격히 하면, 외부 석영관(13)의 외단측도 고온이 되기 쉬워진다. 이러한 조건하에서는, 저융점 유리(20)가 점등시에 소등시에 비해 400℃ 이상의 온도가 상승하고, 그 온도차에 해당되는 양의 열팽창을 한다. 저융점 유리(20)의 주위에 공극(21)을 미리 설치하고 있으면, 저융점 유리(20)가 외부 리드(9)의 외주에 있어서, 열팽창에 의해서 팽창될 수 있는 공간적 여유가 있고, 유리 부재(4) 또는 주위의 저융점 유리(20)에 부하를 주지 않는다.Moreover, in the
또, 이러한 조건으로 방전 램프를 점등해도, 저융점 유리(20)는 높아도 450℃ 정도밖에 되지 않기 때문에, 저융점 유리(20)는 연화하지만, 용융은 하지 않는다. 그 때문에, 저융점 유리(20)는 처음에 설치한 위치에 머물고, 공극(21)이 용융한 저융점 유리(20)로 채워지는 일은 없다.Moreover, even if a discharge lamp is lighted on such conditions, since the
도 3은, 저융점 유리(20)의 형성 방법을 나타내기 위한, 제조 도중의 방전 램프의 시일부의 외단측을 나타내는 확대 단면도이다. 도 3은, 간극(30)에 저융점 유리(20)가 형성되어 있지 않은 방전 램프에, 도넛형상의 고체물(24)이 외부 리드(9)에 삽입 통과되어 있는 상태를 나타낸다. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the outer end side of the seal portion of the discharge lamp during the manufacture of the method for forming the low
고체물(24)은, 고형의 저융점 유리를 성형한 것이다. 오목부(14) 상에 도넛형상의 고체물(24)을 배치하고, 고체물(24)을 가열해 용융시키면, 저융점 유리가 외부 석영관(13)의 외단으로부터 통하는 관통 구멍(16)을 따라서 형성되는 간극(30)에 주입된다. 축방향으로 연장하는 폭이 좁은 간극(30)에 있어서, 간극(30)의 직경 방향 단면에 저융점 유리를 조밀하게 설치하여, 확실히 외부 공기 유입을 방지하도록 막는 것은 어렵다. 그러나, 고형의 고체물(24)을 간극(30)의 덮개를 덮도록 배치하여 녹이고 있으므로, 저융점 유리의 기밀성을 유지하기 쉽고, 외부 공기의 유입을 확실히 억제할 수 있다. The
오목부(14)를 형성함으로써, 외부 석영관(13)의 외단으로부터 관통 구멍(16)을 따라서 통하는 간극(30)의 개구부가 넓어지므로, 폭이 좁은 간극(30)에 저융점 유리를 주입하기 쉬워진다. 용융한 저융점 유리는, 외부 석영관(13)의 외단면(19)에 있어서 1단 낮아져 있는 오목부(14)에 선택적으로 효율적으로 주입된다. 도넛 형상의 고체물(24)에 외부 리드(9)를 관통시켜, 외부 석영관(13)의 외단면(19)에 배치함으로써, 용이하게 위치 결정할 수 있고, 이 상태에 있어서 가열 용융시킴으로써, 간극(30)의 개구부를 저융점 유리에 의해서 확실히 막을 수 있다.By forming the
또한, 상기한 고체물을 이용하지 않고 저융점 유리(20)를 설치하는 것도 가능하다. 예를 들면, 용융한 저융점 유리를 시일관(2)의 외단면(19)으로부터, 외부 석영관(13)과 외부 리드(9)의 외주에 형성된 간극(30)에 주입하는 수법이 있다. 작은 틈에 효율적으로 액체를 주입하기 위해서, 간극(30) 중의 공기를 밖으로 빼내면서, 저융점 유리를 적하한다. 충분한 양의 저융점 유리가 주입되어 자연 냉각에 의해 고체화되면, 외부 석영관(13)과 외부 리드(9)의 외주에 형성된 간극(30)에 저융점 유리(20)가 충전된다.In addition, it is also possible to provide the
이어서, 본 발명의 제2의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 4는, 방전 램프의 시일부의 외단측을 나타내는 확대 단면도이다.Next, 2nd Embodiment of this invention is described. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the outer end side of the seal portion of the discharge lamp.
바깥쪽으로 개구하는 바닥이 있는 통형상의 집전판(12) 대신에, 중앙에 관통 구멍이 형성된 집전 디스크(18)가 이용되고 있다. 유리 부재(4)와 외부 석영관(13)의 사이에 집전 디스크(18)가 배치되고, 외부 리드(9)가 집전 디스크(18)의 관통 구멍에, 예를 들면 압입됨으로써 고정되어 있다. 집전 디스크(18)를 구성하는 재료로서는, 예를 들면 탄탈(Ta), 니오브(Nb), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등의 고융점 금속을 들 수 있다. 집전 디스크(18)의 두께는, 예를 들면 1~5㎜이다.Instead of the bottom-shaped
집전 디스크(18)의 외주면에, 각각의 금속박(5)의 타단부가 각각 서로 겹치는 부위에 있어서 스포트 용접기 등에 의해 용접하여 전기적으로 접속하고 있다. 이러한 수법에 의해 접합하기 때문에, 용접 부분의 금속박(5)이 얇아지기 쉽고, 온도가 상승하기 쉽다는 특징을 갖는다. 온도가 높은 부분에서는 금속박(5)이 산화되기 쉽고, 또, 산화의 진행에 의해 전류의 통로가 될 수 있는 단면적도 서서히 감소하므로, 전기 저항이 커져 더 온도가 높아진다. 이러한 현상이 생기기 때문에, 집전 디스크(18)를 이용해 도통시키는 경우라도, 집전 디스크(18)와의 용접 부분에 있어서의 금속박(5)이 가장 산화를 억제할 필요가 있는 부분이 된다.The outer peripheral surface of the
집전 디스크(18)와 금속박(5)의 접합부, 및, 집전 디스크(18)의 외단을 덮도록, 바닥이 있는 원통형의 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 캡(23)을 배치하고 있다. 캡(23)을 설치함으로써, 석영 유리로 이루어지는 외부 석영관(13)과 금속으로 이루어지는 집전 디스크(18)가 직접 접촉하는 것을 막고, 또한, 집전 디스크(18)의 외주 단면의 모서리가 시일관(2)에 맞닿는 것을 막는다. 집전 디스크(18)가 외부 석영관(13)이나 시일관(2)에 직접 접하는 일이 없기 때문에, 외부 석영관(13)이나 시일관(2)을 구성하는 석영 유리에 균열을 발생시키는 것을 저감할 수 있다. 또한, 캡(23)은, 집전 디스크(18) 또는 금속박(5)에 용접 등에 의해서 고정되어 있는 것이 아니라, 외부 석영관(13)과 집전 디스크(18)의 사이에서 이동하지 않을 정도로 유지되어 있다.The
외부 석영관(13)의 대략 중앙에 설치되어 있는 관통 구멍(16)에는, 내표면에 단부(25)가 형성되어 있다. 관통 구멍(16)의 직경은 외부 리드(9)의 직경보다 0.5㎜ 큰 정도이지만, 관통 구멍(16)의 단부(25)보다 외단측의 직경은 관통 구멍(16)의 직경보다 0.5㎜~3㎜ 커져 있다. 관통 구멍(16)의 단부(25)보다 외단측은, 외부 석영관(13)의 내주와 외부 리드(9)의 외주의 이간 거리가 커지고, 관통 구멍(16)의 외단을 확대하여 설치된 링형상의 오목부(14)가 된다. 오목부(14)는, 외부 리드(9)의 외주를 따라서 축방향으로 형성되고, 그 외경은 관통 구멍(16)의 내경보다 커져 있다. 간극(30)을 형성하는 외부 석영관(13)의 관통 구멍(16)의 내주면과 외부 리드(9)의 외주면의 사이를, 관통 구멍(16)을 확대하여 오목부(14)를 형성함으로써, 관통 구멍(16)의 외단에 있어서의 간극(30)을 크게 하고 있다.An
관통 구멍(16)의 외단을 확대하여 설치되는 오목부(14)를 갖음으로써, 외부 석영관(13)의 관통 구멍(16)의 내주면과 외부 리드(9)의 외주면의 사이에 형성된 간극(30)이 관통 구멍(16)의 외단에 있어서 커지고, 저융점 유리(20)를 효율적으로 주입하여 삽입시킬 수 있고, 대기의 침입구를 막고, 집전 디스크(18)와의 용접 부분에 있어서의 금속박(5)을 외부 공기로부터 차단하여, 산화를 방지할 수 있다.The
다음에, 저융점 유리(20)의 형성 방법을 나타낸다. 관통 구멍(16)의 내표면에 단부(25)가 형성되어 이루어지는 오목부(14)는, 고형의 저융점 유리를 성형한 고체물을 오목부(14)의 내부에 배치할 수 있을 만큼, 내부 공간을 크게 취할 수 있다. 따라서, 간극(30)에 저융점 유리(20)가 형성되어 있지 않은 방전 램프에, 도넛형상의 고체물을 외부 리드(9)에 삽입 통과한 상태로 오목부(14)의 내부에 배치할 수 있다. 고형의 저융점 유리를 성형한 고체물로서, 외경이 오목부(14)의 직경보다 약간 작고, 내경이 외부 리드(9)의 직경보다 약간 큰 부재를 이용한다. 오목부(14)의 내부에 고체물을 배치하여 가열 용융시키면, 오목부(14)의 내경과의 사이와, 외부 리드(9)의 외경과의 사이를 저융점 유리(20)로 채우고, 저융점 유리(20) 를 조밀하게 설치하여, 확실히 외부 공기 유입을 방지하도록 막는다.Next, the formation method of the
저융점 유리를 성형하여 이루어지는 고체물을, 그 외 표면이 용융하는 정도로 가열하는 것만으로, 간극(30)의 개구부를 저융점 유리(20)에 의해서 막을 수 있기 때문에, 용융한 저융점 유리(20)가 외부로 유출하는 것을 저감할 수 있다. 또, 고체물을 외표면 이외의 부분에 있어서 용융하지 않고 그대로의 상태로 저융점 유리(20)로서 이용할 수 있으므로, 가열 용융시에 발생하는 기공(氣孔) 뚫림에 의해 대기가 침입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 고체물을 방전 램프의 오목부(14)의 내부에 미리 충전하여 가열 용해하고 있으므로, 간극(30)의 개구부를 저융점 유리(20)에 의해서 확실히 막을 수 있다.Since the opening of the
이어서, 본 발명의 제3의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 5는, 시일관(2)을 외부 석영관(13)의 외단면(19)보다 관축 방향으로 돌출하도록 형성된 방전 램프의 시일부의 외단측을 나타내는 확대 단면도이다. Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the outer end side of the seal portion of the discharge lamp formed so that the
제1의 실시 형태에 나타내는 방전 램프에 있어서, 시일관(2)을 관축 방향 바깥쪽으로 연장하고, 외부 석영관(13)의 외단면(19)보다 관축 방향으로 돌출하도록 형성함으로써, 외부 석영관(13)의 외주벽(26)이 형성되어 있다. 외주벽(26)은, 유동체가 외부로 유출하지 않도록 고정시키는 테두리의 기능을 갖는다. 그 때문에, 도 3에 나타내는 수법에 의해 고체물(24)을 외부 석영관(13)의 외단면(19)에 배치된 상태에 있어서 가열 용융시켜도, 고체물(24)이 외주벽(26)의 내측에 배치되므로, 용융한 저융점 유리(20)는 외주벽(26)을 넘어 새어 내오는 일이 없고, 저융점 유리(20)가 시일관(2)의 외측으로 유출하는 드리핑이 발생하지 않는다.In the discharge lamp shown in the first embodiment, the outer tube is formed by extending the
또한, 금속박(5)이 대기에 닿아 산화하는 것을 확실히 방지하기 위해서, 금속박(5)의 표면, 특히, 집전판(12)과의 용접 부분에 있어서의 금속박(5)의 표면에, 루비듐 복합 산화물(Rb2MoO4)로 이루어지는 봉착재(22)를 형성하고 있다. 봉착재(22)는, 루비듐(Rb), 몰리브덴(Mo)을 포함하는 루비듐 복합 산화물(Rb2MoO4)이며, 고온에서도 안정된 화합물이므로, 방전 램프의 점등시라도 금속박(5)과 반응하지 않고 침식하지 않는다. 저융점 유리(20)에 더하여, 집전판(12)과의 용접 부분에 있어서의 금속박(5)의 표면에 봉착재(22)를 형성함으로써, 금속박(5)을 효과적으로 외부 공기로부터 차단하여 산화를 방지할 수 있다. 봉착재(22)는, 저융점 유리(20)와의 사이에 공극(21)이 되는 공간을 남기도록 형성된다.In addition, in order to reliably prevent the
루비듐 복합 산화물(Rb2MoO4)로 이루어지는 봉착재(22)는, 저융점 유리(20)를 간극(30)에 형성하기 전에, 다음과 같이 하여 설치할 수 있다. The sealing
농도가 조정된 루비듐 질산염(RbNo3)의 수용액을, 시일관(2)의 외단면(19)의 간극(30)으로부터 적량 적하한다. 간극(30)에 루비듐 질산염의 수용액이 충전된 방전 램프를 약 150℃로 가열해 건조시킴으로써, 수분이 증발해 루비듐 질산염이 생성한다. 증발한 수분은 방전 램프의 외부로 방출된다. 또한 수소 버너로 가열하면, NOx 가스가 방출되어 루비듐 산화물(Rb2O)이 생성되고, 고온화로 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 금속박(5)과 반응하여 루비듐 복합 산화물(Rb2MoO4)로 이루어지는 봉착재(22)가 생성된다.The aqueous solution of rubidium nitrate (RbNo 3 ) whose density | concentration was adjusted is dripped appropriately from the
또한, 루비듐 질산염(RbNo3)의 수용액은, 예를 들면, 농도가 2㏖/L이 되도록 순수와 질산 루비듐을 칭량하고, 순수에 질산 루비듐을 용해시켜 형성된다. 루비듐 질산염의 수용액을 균일한 피막이 얻어지도록 주입하고, 양이 부족할 때는 건조 후에 추가 주입할 수도 있다. 주입과 건조를 여러 차례 반복하면, 금속박(5)의 표면에 루비듐 복합 산화물(Rb2MoO4)로 이루어지는 봉착재(22)의 두꺼운 피막을 만들 수 있다. In addition, an aqueous solution of rubidium nitrate (RbNo 3 ) is formed by weighing pure water and rubidium nitrate so as to have a concentration of 2 mol / L, for example, by dissolving rubidium nitrate in pure water. Aqueous solution of rubidium nitrate may be injected to obtain a uniform coating, and may be further injected after drying when the amount is insufficient. By repeating injection and drying several times, a thick film of the sealing
또한, 상기 설명에 이용한 도면은, 실제의 방전 램프의 시일부를 간략화한 것이며, 도시를 위해 금속박(5)의 두께 등을 과장하여 나타내어져 있다. 또, 도 2에 나타내는 집전판(12)을 이용하는 시일형상과, 도 4에 나타내는 집전 디스크(18)를 이용하는 시일형상은, 서로 자유롭게 선택 가능하다.In addition, the figure used for the said description simplified the seal part of an actual discharge lamp, and exaggerates the thickness of the
또, 본 발명의 방전 램프를 저융점 유리(20)의 연화점을 넘은 온도역에서 사용할 수도 있다. 연화점을 넘는 온도역에서는, 저융점 유리(20)의 미소 크랙은 없어지고, 외부 공기의 유입을 방지하므로, 저융점 유리(20)가 더 효과적으로 작용하게 된다.Moreover, the discharge lamp of this invention can also be used in the temperature range beyond the softening point of the
도 1은 본 발명의 방전 램프의 구성의 개략을 나타내는 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Sectional drawing which shows the outline of the structure of the discharge lamp of this invention.
도 2는 본 발명의 방전 램프의 시일부의 외단측을 나타내는 확대 단면도.2 is an enlarged cross sectional view showing an outer end side of a seal portion of the discharge lamp of the present invention;
도 3은 본 발명의 방전 램프의 시일부의 외단측을 나타내는 확대 단면도.3 is an enlarged cross-sectional view showing an outer end side of a seal portion of the discharge lamp of the present invention;
도 4는 본 발명의 방전 램프의 시일부의 외단측을 나타내는 확대 단면도.4 is an enlarged cross sectional view showing an outer end side of a seal portion of the discharge lamp of the present invention;
도 5는 본 발명의 방전 램프의 시일부의 외단측을 나타내는 확대 단면도.5 is an enlarged cross sectional view showing an outer end side of a seal portion of the discharge lamp of the present invention;
도 6은 종래의 방전 램프의 시일부의 외단측을 나타내는 확대 단면도.6 is an enlarged cross-sectional view showing an outer end side of a seal portion of a conventional discharge lamp.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
1:방전 용기 2:시일관1: discharge container 2: seal
3:발광관 4:유리 부재3: light emitting tube 4: glass member
5:금속박 6:양극5: metal foil 6: anode
7:음극 8:내부 리드7: Cathode 8: Internal lead
9:외부 리드 10:유지용 통체9: External lead 10: Maintenance cylinder
11:금속판 12:집전판11: metal plate 12: current collector
13:외부 석영관 14:오목부13: Outside quartz tube 14: Concave part
15:권취박 16:관통 구멍15: Winding 16: Through hole
17:테이퍼면 20:저융점 유리17: Tapered surface 20: Low melting point glass
21:공극 22:봉착재21: gap 22: sealing material
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