KR20090060168A - 방전 램프 - Google Patents

Abstract

전극을 구성하고 있는 기체부와 덮개부의 용접부에 크랙(금)이 발생하지 않고, 점등 시에 전극이 파손되는 일이 없으며, 또한, 전극 내의 전열체가 산화 변질되지 않고, 확실하게 전열 효과를 발휘할 수 있으며, 양극의 선단부의 온도 상승을 확실하게 억제할 수 있는 방전 램프를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 방전 램프는, 발광관(11) 내에 한 쌍의 전극(13, 15)이 대향 배치되어 이루어지고, 전극(13)은, 기체부(130)와 덮개부(131)로 이루어지며, 기체부(130)와 덮개부(131)가 맞닿은 상태로 둘레방향의 전체에 걸쳐 용접된 환상의 용접부(P)를 갖고, 전극(13) 내의 밀폐 공간에 전열체(M)가 봉입되고, 덮개부(131)에 가스 도입용 관통구멍(133)이 형성되며, 가스 도입용 관통구멍(133)의 선단 개구에 용융 실링부(Q)를 갖고, 용접부(P)와 용융 실링부(Q)의 전극 내 최단 이간 거리가 8mm 이상이다.

Description

방전 램프{DISCHARGE LAMP}

본 발명은, 방전 램프에 관한 것이다.

종래로부터 방전 램프로서는 여러 가지의 것이 알려져 있지만, 발광관 내에 수은이 봉입된 고압 수은 램프 중, 특히 쇼트 아크형의 고압 수은 램프는, 파장 365nm의 i선이나, 파장 436nm의 g선을 방출하는 발광 특성을 가지므로, 예를 들면 반도체 웨이퍼, 액정 기판 등의 노광 처리에 이용되는 노광 장치용의 광원으로서 사용되고 있다. 이러한 쇼트 아크형의 고압 수은 램프에 있어서는, 소기의 노광 처리를 높은 처리 효율로 실행할 수 있도록, 고출력화가 강하게 요구되고 있다.

고압 수은 램프를 고출력의 것으로 하기 위해서는, 통상, 정격 전력을 크게 하는 것이 행해지지만, 이 경우에는, 통상, 정격 전류도 커지는 결과, 특히 직류 점등되는 고압 수은 램프에 있어서의 양극은, 이것에 충돌하는 전자의 양이 많아지므로 용이하게 높은 온도가 되어 용해되어 버린다는 문제가 생긴다.

또, 한 쌍의 전극이 수직 방향으로 대향하는 자세로 점등되는 고압 수은 램프에 있어서는, 발광관 내의 열대류 등의 영향을 받는 것도 더해져, 위쪽에 위치하는 전극이, 아크로부터의 열에 의해 고온이 되어 용해에 이르는 경우도 있다.

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

이상과 같은 문제를 해결하기 위해, 고압 수은 램프의 전극의 내부에 형성된 내부 공간 내에, 당해 전극을 구성하는 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체를 봉입한 구조를 갖는 전극이 제안되어 있다.

도 8을 참조하여 설명하면, 이 방전 램프(10)는, 대략 구형상의 발광관(11)과, 발광관(11)의 양단에 연속하여 형성된 실링관(12)을 구비하고 있고, 발광관(11) 내에는, 모두 텅스텐 금속제의 양극(14) 및 음극(15)으로 이루어지는 한 쌍의 전극이 서로 대향하여 배치되어 있다.

그리고, 양극(14)은, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 개구를 갖는 바닥이 있는 원통형의 기체부(140)의 개구를 막도록 덮개부(141)가 배치되어 있고, 구체적으로는 기체부(140)의 내부 공간 내에, 덮개부(141)에 있어서의 원기둥형상의 끼움부(142)가 끼워진 상태로, 기체부(140)와 덮개부(141)가 맞닿은 상태로 되어 있으며, 이 맞닿은 부분에 있어서, 기체부(140)와 덮개부(141)가 둘레방향의 전체에 걸쳐 용접되어 환상의 용접부(P)가 형성되고, 이에 의해 당해 양극(14)에 형성된 밀폐 공간 C 내에, 당해 양극을 구성하는 텅스텐 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체(M)가 봉입되어 있다. 전열체(M)는, 예를 들면, 금, 은, 구리 등이다.

또, 덮개부(141)에는, 양극(14) 내의 밀폐 공간 C와 양극(14) 외의 외부 공 간으로 이어지는 가스 도입용 관통구멍(143)이 형성되고, 이 가스 도입용 관통구멍(143)의 양극(14) 외면의 선단 개구가 용융된 용융 실링부(Q)가 형성되어 있다.

도 10을 이용하여, 이러한 전극을 만드는 방법을 설명한다.

미리, 기체부(140)의 내부 공간에 전열체(M)를 넣어 두고, 전열체(M)가 들어간 기체부(140)에 덮개부(141)의 끼움부(142)를 끼워, 이 상태로, 희가스 분위기의 처리실 내에 반입한다.

그리고, 처리실 내에서, 기체부(140)와 덮개부(141)로 이루어지는 물체를 양극측으로 하고, 방전 전극이 되는 물체측을 음극측으로 하여, 기체부(140)와 덮개부(141)로 이루어지는 물체와 방전 전극의 사이에서 방전을 발생시키고, 기체부(140)와 덮개부(141)가 맞닿은 부분을 방전에 의해 용접한다.

이 용접 시에, 기체부(140)와 덮개부(141)의 간극과 가스 도입용 관통구멍(143)을 통해 처리실 내의 희가스가 양극(14)의 내부로 흘러들어, 밀폐 공간 C의 가스가 치환되어, 용접 시에 발생하는 용융부(P)로부터 증발한 불순물이 밀폐 공간 C에 체류하는 것을 방지하는 것이다.

그리고, 환상의 용접부(P)가 형성된 후에, 또한, 기체부(140)와 덮개부(141)로 이루어지는 물체를 양극측으로 하고, 방전 전극이 되는 물체측을 음극측으로 하여, 기체부(140)와 덮개부(141)로 이루어지는 물체와 방전 전극의 사이에서 방전을 발생시키고, 가스 도입용 관통구멍(143)의 양극(14) 외면의 선단 개구를 용융시켜, 용융 실링부(Q)를 형성함으로써, 양극(14) 내에 밀폐 공간 C를 형성하는 것이다.

상기와 같은 구성의 양극(14)에 의하면, 당해 방전 램프의 점등 시에 있어 서, 양극(14)의 선단부(도 9에 있어서의 아래쪽의 단부)의 근방에 축적된 열이, 전열체(M)에 의해, 당해 선단부보다 저온인 당해 양극(14)의 기단부측에 향해 높은 효율로 수송되고, 이에 의해, 양극(14)의 선단부가 과열 상태가 되는 것이 방지된다. 또, 전열체(M)가 텅스텐 금속보다 융점이 낮은 금속인 경우에는, 양극(14)의 밀폐 공간 C 내에 있어서 대류가 발생하여 양극(14)의 선단부의 열이 기단부측을 향해 수송됨으로써, 양극의 선단부가 과열 상태가 되는 것이 방지된다.

[특허 문헌 1] 일본국 특허공개 2006-179461호 공보

그러나, 상기와 같은 구성의 양극을 구비하는 방전 램프에 있어서는, 용융 실링부(Q)를 형성할 때에, 먼저 형성된 용접부(P)에 열이 전해져, 용접부(P)에 크랙(금)이 발생하는 경우가 있어, 방전 램프의 점등 중에 전열체가 밀폐 공간으로부터 누출되는 문제가 있었다.

또, 기체부(140)와 덮개부(141)의 간극과 가스 도입용 관통구멍(143)을 통해 처리실 내의 희가스가 양극(14)의 내부로 흘러들어, 밀폐 공간 C가 되는 공간의 가스가 치환되어, 용접 시에 발생하는 용접부(P)로부터 증발한 산소 등의 불순물이 밀폐 공간 C에 체류하는 것을 방지하는 것이지만, 가스 치환을 양호하게 행할 수 없는 경우, 전열체(M)와 기체부(140)의 내측이나 덮개부(141)의 끼움부(142)가 산화 변질되어, 전열 효과가 저하하고, 양극의 선단부가 과열 상태가 되는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은, 전극을 구성하고 있는 기체부와 덮개부의 용접부에 크랙(금)이 발생하지 않고, 점등 시에 전극이 파손되는 일이 없으며, 또한, 전극 내의 전열체가 산화 변질되지 않고, 확실하게 전열 효과를 발휘할 수 있으며, 양극의 선단부의 온도 상승을 확실하게 억제할 수 있는 방전 램프를 제공하는 것에 있다.

청구항 1에 기재된 본 발명의 방전 램프는, 발광관 내에 한 쌍의 전극이 대 향 배치되어 이루어지고, 상기 전극의 한쪽은, 기단측으로 개구하는 바닥이 있는 원통형 금속제의 기체부와, 이 기체부의 개구를 막는 금속제의 덮개부로 이루어지고, 상기 기체부와 상기 덮개부가 맞닿은 상태로 둘레방향의 전체에 걸쳐 용접된 환상의 용접부를 가지며, 상기 기체부와 상기 덮개부로 형성된 밀폐 공간에, 상기 기체부를 구성하는 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체가 봉입되고, 상기 기체부 또는 상기 덮개부의 한쪽에, 전극 내의 밀폐 공간과 전극 외의 외부 공간으로 이어지는 가스 도입용 관통구멍이 형성되고, 이 가스 도입용 관통구멍의 전극 외면의 선단 개구가 용융된 용융 실링부를 갖는 방전 램프에 있어서, 상기 용접부와 상기 용융 실링부의 전극 내 최단 이간 거리가 8mm 이상인 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 본 발명의 방전 램프는, 청구항 1에 기재된 방전 램프로서, 특히, 상기 가스 도입용 관통구멍의 길이가 25mm 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방전 램프는, 기체부와 덮개부가 끼워 맞춰져 용접되어 환상의 용접부가 형성되고, 기체부 또는 덮개부의 한쪽에 설치된 가스 도입용 관통구멍의 선단 개구가 용융되어 용융 실링부가 형성되며, 기체부와 덮개부에 의해 형성된 밀폐 공간 내에 전열체가 봉입된 구성을 갖는 전극에 있어서, 용접부와 용융 실링부의 전극 내 최단 이간 거리를 8mm 이상으로 함으로써, 용융 실링부를 형성할 때에 발생하는 열이 전극 내부를 통해 용접부에 전해지기 어렵게 할 수 있어, 용접부의 온도 상승을 억제할 수 있고, 용접부에 크랙(금)이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 방전 램프의 점등 중에 전열체가 밀폐 공간으로부터 누출되지 않으며, 안정하게 작동하는 방전 램프가 얻어진다.

또한, 가스 도입용 관통구멍의 길이가 25mm 이내로 함으로써, 전극 제조 시에, 기체부와 덮개부의 간극과 가스 도입용 관통구멍을 통해 전극 내의 밀폐 공간이 되는 공간의 가스가 확실하게 치환되어, 밀폐 공간 내의 전열체와 기체부의 내측이나 덮개부의 내측이 산화 변질되지 않고, 전열체에 의해 전극 선단부의 온도 상승을 확실하게 억제할 수 있는 것이다.

이하, 본원 발명의 방전 램프를 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은, 본 발명에 따른 방전 램프의 구성을 도시한 도면, 도 2는 도 1에 도시한 양극의 확대 단면도이다.

이 방전 램프(10)는, 석영 유리로 이루어지는 대략 구형상의 발광관(11)과, 발광관(11)의 양단에 연속하여 형성된 석영 유리로 이루어지는 실링관(12)을 구비하고 있고, 발광관(11) 내에는, 모두 텅스텐 금속제의 양극(13) 및 음극(15)이 대향하여 배치되어 있으며, 각각의 전극은 내부 리드봉(16)에 지지되어 있다.

이 내부 리드봉(16)은 실링부(12)에 있어서 유지됨과 더불어, 당해 실링부(12) 내에 있어서 기밀하게 설치된 금속박(도시 생략)을 통해 외부 리드봉 또는 외부 단자에 접속되고, 이것에 외부 전원이 접속된다. 그리고, 발광관(11) 내에는, 수은, 크세논, 아르곤 등의 발광 물질이나 시동용 가스가 소정량 봉입되어 있다.

이러한 방전 램프에 있어서는, 외부 전원으로부터 전력이 공급됨으로써, 양극(13)과 음극(15)의 사이에서 아크 방전이 발생하여, 이에 의해 발광한다.

또한, 이 예의 방전 램프는, 양극(13)이 위, 음극(15)이 아래가 되는 상태, 즉 발광관(11)의 관축이 지면에 대해 수직 방향으로 지지되어 점등되는, 이른바 수직 점등형의 것이다.

도 2는, 상기의 방전 램프의 양극(13)의 설명용 단면도이고, 도 3은, 도 2의 양극에 있어서의 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도이다.

양극(13)은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 텅스텐으로 이루어지는 기단측에 개구를 갖는 바닥이 있는 원통형의 기체부(130)와, 이 기체부(130)의 개구를 막는 텅스텐으로 이루어지는 덮개부(131)로 이루어지고, 구체적으로는, 기체부(130)의 내부 공간 내에, 덮개부(131)에 있어서의 원기둥형상의 끼움부(132)가 끼워진 상태로, 기체부(130)의 직경방향 바깥쪽으로 돌출하는 기체부측 플랜지부(130a)와 덮개부(131)의 직경방향 바깥쪽으로 돌출하는 덮개부측 플랜지부(131a)가 맞닿은 상태로 되어 있으며, 이 맞닿은 기체부측 플랜지부(130a)와 덮개부측 플랜지부(131a)의 직경방향의 단부에 있어서, 기체부(130)와 덮개부(131)가 둘레방향의 전체에 걸쳐 용접된 환상의 용접부(P)가 형성되고, 이에 의해 당해 양극(13)에 형성된 밀폐 공간 C 내에, 당해 양극을 구성하는 텅스텐 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체(M)가 봉입되어 있다. 전열체(M)는, 예를 들면, 금, 은, 구리 등이다.

또, 덮개부(131)에는, 양극(13) 내의 밀폐 공간 C와 양극(13) 외의 외부 공 간으로 이어지는 가스 도입용 관통구멍(133)이 형성되고, 이 가스 도입용 관통구멍(133)의 양극(13) 외면의 선단 개구가 용융된 용융 실링부(Q)가 형성되어 있다.

또, 덮개부(131)의 중심에 오목부(134)가 형성되어 있고, 이 오목부(134)에 내부 리드봉이 끼워넣어져, 양극(13)을 지지하는 것이다.

또한, 용접부(P)와 용융 실링부(Q)의 제조 방법은, 도 10에서 나타낸 제조 방법과 동일하게 아크 용접에 의해 형성되는 것이다.

다음에, 도 3을 이용하여, 용접부(P)와 용융 실링부(Q)의 위치 관계에 대해 설명한다.

도 3은, 도 2의 양극에 있어서의 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도이고, 양극의 앞쪽에 광원을 배치하고, 그 광원으로부터의 광을 양극에 조사하여, 양극 뒤쪽에 비추어지는 투영도를 나타낸 것이다.

그리고, 실제 양극의 치수와 투영도의 치수로 투영 배율을 계산하여, 투영도에 있어서의 실측 치수와 투영 배율에 의해, 용접부(P)와 용융 실링부(Q)의 전극 내 최단 이간 거리 d를 계산하는 것이다.

용접부(P)와 용융 실링부(Q)의 전극 내 최단 이간 거리 d란, 투영도에 있어서의 용접부(P)의 정점을 P0으로 하고, 투영도에 있어서의 용융 실링부(Q)의 정점을 Q0으로 하여, 각각의 정점 P0, Q0을 전극 내에 있어서 직선으로 연결하여, 그 직선의 P0, Q0 사이의 거리를 전극 내 최단 이간 거리 d로 한다.

도 4의 (a)는, 본원 발명의 방전 램프에 있어서, 다른 실시예를 나타내는 양극의 설명용 단면도이고, 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 양극에 있어서의 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도이다.

이 실시예의 양극(13)은, 덮개부(131)의 구조가 도 2에서 나타낸 덮개부와 달리, 덮개부측 플랜지부(131a)의 위쪽에 돌기부(131b)가 형성되어 있다. 그 밖에, 도 2와 동일 부호는 동일 부분이므로 설명은 생략한다.

이 돌기부(131b)를 가짐으로써, 양극의 확대 투영도에 있어서, 돌기부(131b)의 각부 R1과 R2가 비추어지게 된다.

이러한 형상의 덮개부(131)의 경우, 전극 내 최단 이간 거리 d는, 투영도에 있어서의 용접부(P)의 정점 P0과 R1을 전극 내에 있어서 직선으로 연결하여, 그 이간 거리를 d1로 하고, 또한, R1과 R2를 전극 내에 있어서 직선으로 연결하여, 그 이간 거리를 d2로 하며, 또한, 용융 실링부(Q)의 정점 Q0과 R2를 전극 내에 있어서 직선으로 연결하여, 그 이간 거리를 d3으로 하여, d1, d2, d3의 합계의 이간 거리를 말하는 것이다.

도 5의 (a)는, 본원 발명의 방전 램프에 있어서, 다른 실시예를 나타내는 양극의 설명용 단면도이고, 도 5의 (b)는, 도 5의 (a)의 양극에 있어서의 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도이다.

이 실시예의 양극(13)은, 덮개부(131)의 구조가 도 2에서 나타낸 덮개부와 달리, 덮개부(131)의 중심에 전극축을 따라 원기둥부(131c)가 형성되어 있고, 이 원기둥부(131c)의 중심에 전극축 방향으로 신장되도록 가스 도입용 관통구멍(133)이 형성되어 있으며, 원기둥부(131c)의 선단에서 가스 도입용 관통구멍(133)의 선단 개구가 용융된 용융 실링부(Q)가 형성되어 있다.

이 원기둥부(131c)에, 적절한 조인트 기구를 이용하여 전극을 지지하는 내부 리드가 부착되는 것이다. 그 밖에, 도 2와 동일 부호는 동일 부분이므로 설명은 생략한다.

이 원기둥부(131c)를 가짐으로써, 양극의 확대 투영도에 있어서, 원기둥부(131c)의 각부 R1이 비추어지게 된다.

이러한 형상의 덮개부(131)의 경우, 전극 내 최단 이간 거리 d는, 투영도에 있어서의 용접부(P)의 정점 P0과 R1을 전극 내에 있어서 직선으로 연결하여, 그 이간 거리를 d1로 하고, 또한, 용융 실링부(Q)의 정점 Q0과 R1을 전극 내에 있어서 직선으로 연결하여, 그 이간 거리를 d2로 하여, d1, d2의 합계의 이간 거리를 말하는 것이다.

도 6의 (a)는, 본원 발명의 방전 램프에 있어서, 다른 실시예를 나타내는 양극의 설명용 단면도이고, 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)의 양극에 있어서의 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도이다.

이 실시예의 양극(13)은, 기체부(130)와 덮개부(131)의 구조가 도 2에서 나타낸 기체부 및 덮개부와 달리, 기체부(130)의 측벽의 외면측에 링형상의 절삭홈(136)이 형성되어 있고, 이 절삭홈(136)의 내측에는 기체부(130)의 잔부(137)가 있으며, 이 잔부(137)를 통해 전극축과 교차하는 방향으로 신장되도록 가스 도입용 관통구멍(133)이 형성되어 있고, 측벽의 외면에서 가스 도입용 관통구멍(133)의 선단 개구가 용융된 용융 실링부(Q)가 형성되어 있다.

또, 기체부(130)에는, 덮개부(131)의 끼움부(132)의 선단이 맞닿는 단부(段 部)(135)가 형성되어 있고, 덮개부(131)의 끼움부(132)가 단부(135)에 맞닿은 상태에 있어서, 기체부(130)의 상면 바깥 가장자리와 덮개부(131)의 상면 바깥 가장자리가 둘레방향의 전체에 걸쳐 용접되어 환상의 용접부(P)가 형성되어 있다. 그 밖에, 도 2와 동일 부호는 동일 부분이므로 설명은 생략한다.

도 6의 (b)에 나타낸 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도에서는, 실제로는, 기체부(130)의 절삭홈(136)은 비추어지지 않는 것이지만, 양극의 절삭홈(136)을 실측하여, 투영도에 절삭홈(136)의 형상을 묘사하여, 절삭홈(136)의 잔부(137)측의 각부를 R1로 하고 있다.

이러한 형상의 전극의 경우, 전극 내 최단 이간 거리 d는, 투영도에 있어서의 용접부(P)의 정점 P0과 R1을 전극 내에 있어서 직선으로 연결하여, 그 이간 거리를 d1로 하고, 또한, 용융 실링부(Q)의 정점 Q0과 R1을 전극 내에 있어서 직선으로 연결하여, 그 이간 거리를 d2로 하여, d1, d2의 합계의 이간 거리를 말하는 것이다.

또한, 양극의 형상이 도 2∼도 6에 나타낸 것 이외의 경우여도, 전극 내 최단 이간 거리 d란, 전극 내부를 통해, 용접부(P)의 정점 P0과 용융 실링부(Q)의 정점 Q0의 최단의 이간 거리를 말한다.

또한, 도 2로부터 도 6에 나타낸 양극(14)에서는, 덮개부(131)에 끼움부(132)가 형성되어 있는 예를 나타내고 있지만, 끼움부(132)는 필수 구조가 아니라, 기체부(130)의 기단측의 개구가 덮개부(131)로 막혀 있으면, 덮개부(131)는 어떠한 형상이어도 된다.

다음에, 가스 도입용 관통구멍에 대해 설명한다.

도 7은, 가스 도입용 관통구멍의 길이를 설명하기 위한 양극의 일부 단면도이다.

도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 가스 도입용 관통구멍(133)은, 전극축과 병행하고 직선형상으로 덮개부(131)에 형성되어 있으며, 가스 도입용 관통구멍(133)의 개구직경은 일단측으로부터 타단측까지 일정한 개구직경이고, 가스 도입용 관통구멍(133)의 길이 L이란, 용융 실링부(Q)의 정점 Q0으로부터, 양극(13)의 밀폐 공간 C와의 경계 부분까지의 길이를 말한다.

도 7의 (b)는, 덮개부(131)에 전극축과 교차하는 방향으로 가스 도입용 관통구멍(133)이 형성되어 있고, 가스 도입용 관통구멍(133)의 개구직경은 일단측으로부터 타단측까지 일정한 개구직경이며, 가스 도입용 관통구멍(133)의 길이 L이란, 용융 실링부(Q)의 정점 Q0으로부터, 가스 도입용 관통구멍을 따라 밀폐 공간 C와의 경계 부분까지의 길이를 말한다.

도 7의 (c)는, 덮개부(131)의 끼움부(132)에 오목부(132a)를 갖는 것이고, 이 오목부(132a)에 이어지도록, 일정한 개구직경을 갖는 가스 도입용 관통구멍(133)이 형성되어 있다.

그리고, 이 오목부(132a)는, 밀폐 공간 C의 일부로 간주하는 것이고, 가스 도입용 관통구멍(133)의 길이 L은, 용융 실링부(Q)의 정점 Q0으로부터, 일정한 개구직경을 유지하면서 오목부(132a)와의 경계 부분까지의 길이를 말한다.

또한, 용융 실링부(Q)의 정점 Q0이란, 양극(13)을 용융 실링부(Q)와 가스 도 입용 관통구멍(133)을 포함하는 평면에서 전극축을 따라 절단하고, 그 절단면에 있어서, 용융 실링부(Q)의 정점을 Q0으로 정의한 것이다.

본 발명의 효과를 확인하기 위해 이하의 실험을 행하였다.

[실험예]

이 실험에서 이용한 양극은 도 2에 나타낸 구조의 양극으로서, 하기 구조의 양극을 이용한 방전 램프를 사용하였다.

기체부(130)의 원통의 외경이 29mm, 기체부(130)의 높이가 60mm, 기체부측 플랜지부(130a)의 외경이 27mm.

덮개부(131)의 끼움부(132)의 외경이 20mm, 덮개부측 플랜지부(131a)의 외경이 27mm.

기체부(130)와 덮개부(131)는, 각각, 텅스텐(1기압 하에서의 융점이 3660K)으로 이루어지는 금속체를 절삭 가공에 의해 제작하고, 이 기체부와 덮개부를 용접하여, 밀폐 공간 내에 전열체(M)로서 은(1기압 하에서의 융점이 1235K)을 봉입하였다.

그리고, 도 2 중, 덮개부(131)의 덮개부측 플랜지부(131a)보다 위쪽에 위치하는 부분의 높이를 변경하여, 용접부(P)와 용융 실링부(Q)의 전극 내 최단 이간 거리를 변화시킨 복수의 양극을 제작하고, 전극 제작 후의 기체부(130)와 덮개부(131)의 용접부(P)에 있어서의 크랙 발생의 유무를 조사하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 이 실험에서는, 용접부(P)와 용융 실링부(Q)의 전극 내 최단 이간 거 리가 동일한 양극을 각각 5개 제작하여, 이 5개의 양극을 시료 전체 개수로 하고, 시료 전체 개수 중 크랙이 발생한 양극의 개수를 파괴 개수로 하였다.

[표 1]

또한, 도 6 중, 기체부(130)에 설치된 링형상의 절삭홈(136)의 위치를 변화시킴으로써 가스 도입용 관통구멍(133)의 위치를 변경시켜, 용접부(P)와 용융 실링부(Q)의 전극 내 최단 이간 거리를 변화시킨 복수의 양극을 제작하고, 전극 제작 후의 기체부(130)와 덮개부(131)의 용접부(P)에 있어서의 크랙 발생의 유무를 조사하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 이 실험에서도, 용접부(P)와 용융 실링부(Q)의 전극 내 최단 이간 거리가 동일한 양극을 각각 5개 제작하여, 이 5개의 양극을 시료 전체 개수로 하고, 시료 전체 개수 중 크랙이 발생한 양극의 개수를 파괴 개수로 하였다.

[표 2]

표 1과 표 2에 나타낸 실험 결과로부터, 용접부와 용융 실링부의 전극 내 최단 이간 거리 d가 8mm 이상이면, 덮개부에 형성된 가스 도입용 관통구멍을 용융하여 용융 실링부를 형성할 때에 발생하는 열이 전극 내부를 통해, 먼저 형성된 용접부에 전해지기 어렵게 할 수 있어, 용접부의 온도 상승을 억제할 수 있고, 용접부에 크랙(금)이 발생하지 않는 것이 확인되었다.

한편, 용접부와 용융 실링부의 전극 내 최단 이간 거리 d가 7mm 이하에서는, 덮개부에 형성된 가스 도입용 관통구멍을 용융하여 용융 실링부를 형성할 때에 발생하는 열이 전극 내부를 통해, 먼저 형성된 용접부에 전해지기 쉬워져, 용접부의 온도가 상승하고, 용접부에 크랙(금)이 발생하는 양극이 있었다.

또한, 도 2 중, 덮개부(131)의 끼움부(132)의 전극축 방향의 길이를 변경하면, 가스 도입용 관통구멍의 길이 L이 변화하므로, 가스 도입용 관통구멍의 길이 L을 변경시킨 복수의 양극을 제작하고, 제작 후의 양극의 기체부를 전극축과 직교하는 방향에서 절단하여, 기체부의 밀폐 공간을 형성하는 내부 표면의 산화물의 유무를 눈으로 확인함으로써 관찰하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

또한, 이 실험에서는, 가스 도입용 관통구멍(133)의 개구직경은, 0.5mm의 일 정한 개구직경인 경우와, 1.0mm의 일정한 개구직경인 경우의 2종류의 가스 도입용 관통구멍을 이용하여 실험을 행하였다.

[표 3]

표 3에 나타낸 실험 결과로부터, 가스 도입용 관통구멍의 길이 L이 25mm 이하이면, 양극 제작 시에, 기체부와 덮개부의 간극과 가스 도입용 관통구멍을 통해 전극 내의 밀폐 공간이 되는 공간의 가스가 확실하게 치환되어, 기체부의 내표면이 산화되지 않고, 따라서, 밀폐 공간 내의 전열체도 산화되지 않는 것이 확인되었다.

한편, 가스 도입용 관통구멍의 길이 L이 25mm보다 긴 경우, 양극 제작 시에, 기체부와 덮개부의 간극과 가스 도입용 관통구멍을 통해 전극 내의 밀폐 공간이 되는 공간의 가스가 치환되기 어려워, 기체부의 내표면이 산화되고, 밀폐 공간 내의 전열체도 산화되는 것이다. 이 결과, 이러한 양극을 이용한 방전 램프에서는, 전열체가 산화 변질되어, 전열 효과가 저하하고, 양극의 선단부가 과열 상태가 된다.

도 1은 본원 발명의 방전 램프의 구성을 도시한 설명도이다.

도 2는 도 1에 도시한 방전 램프의 양극의 설명용 단면도이다.

도 3은 도 2의 양극에 있어서의 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도이다.

도 4는 본원 발명의 방전 램프에 있어서, 다른 실시예를 나타내는 양극의 설명용 단면도와, 그 양극에 있어서의 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도이다.

도 5는 본원 발명의 방전 램프에 있어서, 다른 실시예를 나타내는 양극의 설명용 단면도와, 그 양극에 있어서의 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도이다.

도 6은 본원 발명의 방전 램프에 있어서, 다른 실시예를 나타내는 양극의 설명용 단면도와, 그 양극에 있어서의 용접부와 용융 실링부를 포함하는 부분의 확대 투영도이다.

도 7은 본원 발명의 방전 램프에 있어서의 전극에 형성된 가스 도입용 관통구멍을 도시한 단면 설명도이다.

도 8은 종래의 방전 램프의 구성을 도시한 설명도이다.

도 9는 도 8에 도시한 방전 램프의 양극의 설명용 단면도이다.

도 10은 전극을 제작하는 설명도이다.

[부호의 설명]

10 : 방전 램프 11 : 발광관

12 : 실링관 13 : 양극

15 : 음극 16 : 내부 리드봉

130 : 기체부 130a : 기체부측 플랜지부

131 : 덮개부 131a : 덮개부측 플랜지부

132 : 끼움부 133 : 가스 도입용 관통구멍

134 : 오목부 P : 용접부

Q : 용융 실링부 M : 전열체

Claims (2)

1. 발광관 내에 한 쌍의 전극이 대향 배치되어 이루어지고, 상기 전극의 한쪽은, 기단측(基端側)으로 개구하는 바닥이 있는 원통형 금속제의 기체부(基體部)와, 이 기체부의 개구를 막는 금속제의 덮개부로 이루어지고, 상기 기체부와 상기 덮개부가 맞닿은 상태로 둘레방향의 전체에 걸쳐 용접된 환상(環狀)의 용접부를 가지며, 상기 기체부와 상기 덮개부로 형성된 밀폐 공간에, 상기 기체부를 구성하는 금속보다 융점이 낮은 금속으로 이루어지는 전열체가 봉입되고, 상기 기체부 또는 상기 덮개부의 한쪽에, 전극 내의 밀폐 공간과 전극 외의 외부 공간으로 이어지는 가스 도입용 관통구멍이 형성되고, 이 가스 도입용 관통구멍의 전극 외면의 선단 개구가 용융된 용융 실링부를 갖는 방전 램프에 있어서,

   상기 용접부와 상기 용융 실링부의 전극 내 최단 이간 거리가 8mm 이상인 것을 특징으로 하는 방전 램프.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 가스 도입용 관통구멍의 길이가 25mm 이하인 것을 특징으로 하는 방전 램프.

Images