KR20110006605A - Short arc type discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 쇼트 아크형 방전 램프에 관한 것이며, 특히, 반도체나 액정의 제조 분야 등의 노광용 광원이나 영사기의 백라이트용 광원에 적용되는 쇼트 아크형 방전 램프에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD This invention relates to a short arc type discharge lamp. Specifically, It is related with the short arc type discharge lamp applied to the light source for exposures, such as the manufacturing field of a semiconductor and a liquid crystal, and the light source for backlight of a projector.
쇼트 아크형 방전 램프는, 발광관 내에 대향 배치된 한 쌍의 전극의 선단 거리가 짧고 점광원에 가깝기 때문에, 광학계와 조합함으로써 노광 장치용 혹은 영사기의 백라이트용의 광원으로서 이용되고 있다.The short arc type discharge lamp is used as a light source for an exposure apparatus or a backlight of a projector by combining with an optical system because the distal end distance of the pair of electrodes disposed in the light emitting tube is short and close to the point light source.
일본국 특허공개평10-188890호 공보는, 종래의 쇼트 아크형 방전 램프를 개시한다.Japanese Patent Laid-Open No. 10-188890 discloses a conventional short arc type discharge lamp.
도 7에 그 종래의 쇼트 아크형 방전 램프가 나타나 있고, 쇼트 아크형 방전 램프(1)의 발광관(10)은, 중앙에 위치하는 대략 구형상으로 형성된 발광부(11)와, 그 양단의 시일링부(12)를 구비한다. 발광관(10) 내에는, 텅스텐 등으로 이루어지는 음극(21)과 양극(31)이 서로 마주하도록 대향 배치됨과 더불어, 내부의 발광 공간(S)에는 수은, 크세논 등의 발광 물질이 봉입되어 있다.The conventional short arc type discharge lamp is shown in FIG. 7, The
상기 음극(21) 및 양극(31)에 이어 설치된 전극축(22, 32)이 도시를 생략한 금속박을 개재하여 시일링부(12)로 시일링되어 있다.
그러나 근래에 있어서는, 반도체나 액정 패널의 제조 공정에서 이용되는 상기 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서는, 일본국 특허공개2000-181075호 공보에 보여지는 바와 같이, 전력 절약화를 위해서, 항상 일정한 전력으로 점등하는 것이 아니라, 노광시에만 정격 전력으로 점등(통상 점등)시키고, 기판 이동 등의 대기시에는 상기 정격 전력보다도 작은 최소한의 전력으로 점등(대기 점등)시킨다는 점등 방식(이하, 풀 스탠바이 점등이라고 한다)이 채용되고 있다.In recent years, however, in the short arc type discharge lamp used in the manufacturing process of a semiconductor or a liquid crystal panel, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-181075, the lamp is always lit with a constant power to save power. The lighting method is to turn on (normal lighting) at rated power only during exposure, and to turn on (standby lighting) at a minimum power smaller than the rated power when waiting for substrate movement, etc. (hereinafter referred to as full standby lighting). Is adopted.
예를 들면, 노광시는 정격 전력으로 0.1~10초 점등시키고, 대기시는 정격 전력보다도 작은 대기 전력으로 0.1~100초 점등시키는 것이 반복된다. For example, it is repeated to light 0.1-10 second at rated power at the time of exposure, and to light 0.1-100 second at standby power smaller than rated power at the time of standby.
그런데, 램프의 점등·소등시나, 상기의 풀 스탠바이 점등시에 있어서의 입력 전력의 변경시 등에는, 아크로부터 양극에 유입되는 열플럭스가 변화하기 때문에, 양극 온도가 변화하고, 양극에 내부 응력이 발생한다.By the way, when the lamp is turned on or off, or when the input power is changed at the time of full standby lighting, the heat flux flowing from the arc to the anode changes, so that the anode temperature changes, and the anode has an internal stress. Occurs.
이 때, 도 8(A), (B)에 나타내는 바와 같이, 아크에 대면하는 양극 선단면의 중앙부(50)는, 가장 온도 변화가 큰 부분이며, 따라서 열팽창도 커진다. 이에 대해서, 그 중앙부(50)의 주변에 있는 환상부(51)는, 상기 중앙부(50)보다도 온도 변화가 적고, 그 열팽창도 작다.At this time, as shown to FIG.8 (A), (B), the
그 때문에, 중앙부(50)는 이러한 열팽창에 의해, 그 주변 환상부(51)로부터 압축 응력을 받게 되고, 그 결과, 선단면으로부터 돌출되도록 변형한다.Therefore, the
이러한 돌출은, 정격 점등시에 양극 선단의 온도가 안정된 후도 완전하게는 원의 형상으로 되돌아가지 않고 잔존한다. 더불어, 특히 풀 스탠바이 점등시에는, 이러한 변형이 반복해서 생기고, 돌출이 축적됨으로써 비대화해 간다.Such projection remains even after the temperature at the tip of the anode is stabilized at the rated lighting time, without returning to the original shape completely. In addition, in the case of the full standby lighting in particular, such deformation occurs repeatedly, and the protrusions accumulate and enlarge.
그러면, 비대화한 돌출부에 방전이 집중하게 되어, 그 돌출부가 이상 과열되고, 전극 물질이 증발하고 발광관 내벽에 부착하여, 그 발광관 내벽이 흑화되어 버리고, 급속한 조도 저하를 일으킨다는 문제가 있었다.Then, the discharge concentrates on the enlarged protrusion, the protrusion abnormally overheats, the electrode material evaporates, adheres to the inner wall of the light emitting tube, and the inner wall of the light emitting tube is blackened, causing a rapid decrease in illuminance.
이 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 특히, 풀 스탠바이 점등 방식을 채용하는 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 양극 선단에서 생기는 열응력을 완화하여, 양극 선단의 중앙 부분이 변형되는 것을 막고, 흑화를 막을 수 있는 양극 구조를 가지는 쇼트 아크형 방전 램프를 제공하고자 하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to solve the problems of the prior art, in particular, in a short arc discharge lamp employing a full standby lighting method, to reduce the thermal stress generated at the tip of the anode, the center portion of the tip of the anode It is an object of the present invention to provide a short arc type discharge lamp having an anode structure capable of preventing this deformation and preventing blackening.
상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명에 관련되는 쇼트 아크형 방전 램프는, 양극의 선단 중앙부와 그 주변 환상부의 사이에, 그 양극 재료보다도 항복 응력이 작은 금속으로 이루어지는 완충재를 개재시킨 것을 특징으로 한다.In order to solve the said subject, the short arc type discharge lamp which concerns on this invention interposed the buffer material which consists of metal whose yield stress is smaller than the anode material between the center part of the tip of the anode, and the peripheral annular part of the anode. .
또, 상기 선단 중앙부가 양극과는 별체의 삽입체로 이루어지고, 그 삽입체가 양극 선단면에 형성된 개구 내에 상기 완충재를 개재시켜 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다. The tip end portion is formed of an insert separate from the anode, and the insert is inserted through the buffer member in an opening formed in the anode tip surface.
또, 상기 완충재가 금속박으로 이루어지고, 상기 삽입체에 감겨져 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the cushioning material is made of a metal foil, and is wound around the insert.
상기 삽입체가, 링형상의 제1 삽입체와, 그 제1 삽입체에 완충재를 개재시켜 삽입된 제2 삽입체로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The insert is composed of a ring-shaped first insert and a second insert inserted through the cushioning material through the first insert.
또, 상기 링형상의 제1 삽입체의 내주면에, 양극 선단면에 반경 방향으로 연장되는 균열이 있는 것을 특징으로 한다. The inner peripheral surface of the ring-shaped first insert is characterized in that there is a crack extending radially on the tip surface of the anode.
또, 상기 링형상의 제1 삽입체가 복수개로 분할되어 있는 것을 특징으로 한다. The ring-shaped first insert is divided into a plurality of pieces.
또, 상기 개구가 양극의 후단까지 관통하는 관통 구멍이며, 상기 삽입체가 전극축으로 이루어지고, 그 전극축이 상기 관통 구멍에 삽입되어 그 선단이 전극의 선단면에 면하고 있는 것을 특징으로 한다. The opening is a through hole penetrating to the rear end of the anode, the insert is made of an electrode shaft, the electrode shaft is inserted into the through hole, and the front end thereof faces the front end surface of the electrode.
또, 상기 양극의 선단면에 환상의 개구를 설치하여 상기 선단 중앙부와 주변 환상부를 형성하고, 상기 환상 개구 내에 소결 금속으로 이루어지는 완충재가 개재되는 것을 특징으로 한다. An annular opening is formed in the distal end surface of the anode to form the distal end portion and the peripheral annular portion, and a buffer material made of sintered metal is interposed in the annular opening.
또, 상기 개구의 내표면 혹은 상기 삽입체의 외표면 중 적어도 어느 한 쪽에, 상기 금속박의 릴리프 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. Moreover, the relief groove | channel of the said metal foil is formed in at least one of the inner surface of the said opening, or the outer surface of the said insert. It is characterized by the above-mentioned.
또, 상기 릴리프 홈이, 둘레 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. Moreover, the said relief groove is formed in the circumferential direction, It is characterized by the above-mentioned.
또, 상기 릴리프 홈이, 축방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. Moreover, the said relief groove is formed in the axial direction, It is characterized by the above-mentioned.
이 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 의하면, 양극의 선단 중앙부와 그 주변 환상부의 사이에, 그 양극 재료보다도 항복 응력의 작은 금속으로 이루어지는 완충재를 개재시켰기 때문에, 특히, 풀 스탠바이 점등시 등에, 양극 선단부의 온도가 변화해도, 선단 중앙부의 열변형이 완충재에 의해 흡수되므로, 변형되어 돌출하는 현상이 생기지 않고, 그 결과, 선단 중앙부가 이상 과열되지 않고, 발광관의 흑화가 발생하지 않는다. According to the short arc type discharge lamp of the present invention, a buffer material made of a metal having a lower yield stress than that of the anode material is interposed between the tip center portion of the anode and the peripheral annular portion thereof, and therefore, particularly at the time of full standby lighting. Even if the temperature is changed, the thermal deformation of the tip center portion is absorbed by the buffer material, so that the phenomenon of deformation and protrusion does not occur. As a result, the tip center portion is not abnormally overheated and blackening of the light emitting tube does not occur.
또한, 그 완충재가 열팽창에 의해 소성 변형되어도, 상기 삽입체와 상기 개구의 적어도 어느 한 쪽에 릴리프 홈이 형성되어 있으므로, 완충재의 팽창분은 그 릴리프 홈 내에 침입하게 되고, 양극의 선단면으로부터 돌출되어 버리지 않고, 이 부분이 이상 과열되지 않기 때문에, 발광관의 흑화가 발생하지 않는다. Further, even when the cushioning material is plastically deformed by thermal expansion, since a relief groove is formed in at least one of the insert and the opening, the expanded portion of the cushioning material penetrates into the relief groove and protrudes from the tip end surface of the anode. Since this part is not abnormally overheated, blackening of the light emitting tube does not occur.
도 1은 본 발명에 관련되는 쇼트 아크형 방전 램프의 제1 실시예의 양극의 선단부의 요부 단면도.
도 2는 제2 실시예의 요부 단면도.
도 3은 제3 실시예의 요부 단면도.
도 4는 제4 실시예의 요부 단면도.
도 5는 제5 실시예의 요부 단면도.
도 6은 제6 실시예의 요부 단면도.
도 7은 종래 기술의 전체도.
도 8은 도 7의 요부 설명도.
도 9는 제7 실시예의 양극의 요부 단면도.
도 10은 도 9의 선단부의 확대 단면도.
도 11은 제8 실시예의 요부 단면도.
도 12는 제9 실시예의 요부 단면도.
도 13은 본 발명의 효과를 나타내는 그래프BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing of the principal part of the front-end | tip of the anode of 1st Example of the short arc type discharge lamp which concerns on this invention.
2 is a sectional view of principal parts of a second embodiment;
3 is a sectional view of principal parts of a third embodiment;
4 is a sectional view of principal parts of a fourth embodiment;
5 is a sectional view of principal parts of a fifth embodiment;
6 is a sectional view of principal parts of a sixth embodiment;
7 is a general view of the prior art.
8 is an explanatory diagram of the main parts of FIG. 7;
9 is a sectional view of principal parts of the positive electrode of the seventh embodiment;
10 is an enlarged cross-sectional view of the distal end of FIG. 9;
11 is a sectional view of principal parts of the eighth embodiment;
12 is a sectional view of principal parts of a ninth embodiment;
13 is a graph showing the effect of the present invention
도 1은, 제1 실시예의 단면도이며, (A)는 삽입 단면도, (B)는 삽입 공정의 설명도이다. 1: is sectional drawing of 1st Example, (A) is insertion sectional drawing, (B) is explanatory drawing of an insertion process.
도면에 있어서, 양극(31)의 선단면(33)의 중앙 부분에는, 그 선단면에 개구하는 개구(34)가 형성되어 있다. 그리고, 그 양극(31)과는 별체로, 양극과 동일 소재로 이루어지는 삽입체(35)가 상기 개구(34)와 정합한 형상으로 성형되어 있어, 이 삽입체(35)가, 완충재(36)를 사이에 끼우도록 하여, 상기 개구(34) 내에 주입 등의 수단에 의해 압입·삽입되어 있다.In the figure, an opening 34 opening in the tip end surface is formed in the center portion of the
구체적으로는, 텅스텐으로 이루어지는 양극(31)의 선단면의 개구(34)에, 같은 텅스텐으로 이루어지는 삽입체(35)가 삽입되는 것이며, 그 개구(34) 및 삽입체(35)는 그 삽입체(35)를 압입하기 쉽게 하기 위해서, 약간 끝이 가는 테이퍼 형상으로 되는 것이 좋다. Specifically, an
완충재(36)는, 그 양극(31) 및 삽입체(35)보다도, 같은 온도에 있어서의 항복 응력이 작은 금속 재료로 이루어지고, 구체적으로는, 탄탈, 몰리브덴, 니오브, 또는 레늄 등으로 이루어지고, 이 실시예에서는 금속박으로서, 상기 삽입체(35)의 외주에 감겨져, 삽입체(35)와 함께 개구(34) 내에 삽입된다.The
이렇게 함으로써, 양극(31)의 선단 중앙부를 구성하는 삽입체(35)가 열팽창할 때에는, 그 삽입체(35)와, 그 주변의 환상부의 사이에 끼워진 완충재(36)가 고온 크립 변형을 일으키고, 삽입체(35)의 열팽창분을 흡수·완화하는 형태가 되고, 주변 환상부에 의한 압축 응력을 받지 않는다. By doing so, when the
그 결과, 선단 중앙부를 구성하는 삽입체(35)가 변형되지도 않고, 국소적인 돌출부가 형성되지도 않는다. As a result, the
따라서, 램프의 점등·소등이나, 장시간의 풀 스탠바이 점등을 행해도, 양극 선단 중앙부의 국소적인 돌출을 막고, 양극 재료의 증발과, 그에 따라 생기는 조도 저하를 억제할 수 있다.Therefore, even when the lamp is turned on or off or the full standby lighting for a long time, local projection of the center portion of the anode tip can be prevented, and evaporation of the anode material and the resulting decrease in roughness can be suppressed.
도 2는, 제2 실시예의 단면도이며, (A)는 삽입 단면도, (B)는 삽입 공정의 설명도이다.2 is a cross-sectional view of the second embodiment, (A) is an insertion cross-sectional view, (B) is an explanatory diagram of an insertion step.
이 실시예에서는, 삽입체(35)는, 제1 삽입체(37)와 제2 삽입체(38)로 이루어진다. 제1 삽입체(37)는 중앙에 관통구(40)가 형성되어 있어 전체적으로 링형상을 이루고, 그 관통구(40)에는 제2 삽입체(38)가, 완충재(41)를 개재하여 압입·삽입되어 있다.In this embodiment, the
이렇게 해서 이루어진 삽입체(35)가, 외주에 완충재(42)가 설치된 상태로, 양극(31)의 선단면(33)에 형성된 개구(34)에 압입되어 있다.The
이 제2 실시예에 있어서의 양극(31)의 개구(34) 및 제1 삽입체(37)의 관통구(40)도, 상기 제1 실시예와 같게, 약간의 테이퍼형상으로 되어 있다. 또 이 실시예에서는, 완충재(41, 42)는 금속박으로 이루어지고, 각각 제2 삽입체(38), 제1 삽입체(37)에 감겨져 있다. The
이 실시예에 의하면, 양극(31)의 선단 중앙부와 그 주변 환상부의 사이에는, 2개의 완충재(41, 42)가 끼워지게 되므로, 선단 중앙부를 구성하는 삽입체(35)의 열팽창에 대한 흡수 작용이 보다 한층 기능한다.According to this embodiment, since the two
도 3은, 제3 실시예의 단면도이며, (A)는 삽입 단면도, (B)는 그 요부의 하면도이다.3 is a sectional view of the third embodiment, (A) is an insertion sectional view, and (B) is a bottom view of the main portion thereof.
도면에 있어서, 삽입체(35)를 구성하는 제1 삽입체(37)의 중앙 관통구측에는, 양극(31) 선단면에 노출되어 반경 방향으로 방사형상으로 뻗어가는 복수의 균열(43)이 형성되어 있다.In the figure, a plurality of
이러한 균열(43)은, 모의 등구를 사용하여, 상기 양극(31)에 대해서 음극을 대향 배치하고, 양전극간에서 소정의 조건으로 방전시킴으로써 형성한다. 그 방전 조건은 예를 들면, 이하와 같다. Such a
아르곤 분위기중(1atm)에 있어서, 방전 전류 20A로 1초간, 200A로 1초간(0.5Hz)을, 10초간 방전함으로써 양극에 열충격을 주어, 균열(크랙)을 일으키게 했다.In the argon atmosphere (1 atm), the anode was thermally shocked by discharging for 10 seconds for 1 second at 200 A for 1 second (0.5 Hz) for 10 seconds and causing a crack (crack).
상기의 방전에 의해, 내측의 제2 삽입체(38)는 더 고온이 되기 때문에 외측으로 팽창한다. 이 때, 외측의 제1 삽입체(37)는 제2 삽입체(38)보다 온도 상승이 커지므로, 그 열팽창량도 크지 않다. 그 때문에, 외측 부재인 제1 삽입체(37)는 둘레 방향의 인장 응력을 받게 되고, 그 응력이 소정의 크기가 되면 그 응력에 다 견딜 수 없게 되어, 내주로부터 외주를 향해 균열이 발생하는 것이다.By the above discharge, the inner
이렇게 하여 형성된 균열(43)은 예를 들면, 그 간극은 70㎛ 정도이다.The
이 실시예에 의하면, 양극(31)의 선단 중앙부가 급속히 가열되었을 때, 완충재(41, 42)에 의한 열응력의 흡수 작용에 더하여, 둘레 방향으로의 열응력을 완화할 수 있어, 그 중앙부의 변형을 보다 확실히 회피할 수 있다.According to this embodiment, when the tip central portion of the
또, 균열(43)은 반경 방향을 향해 연장되도록 형성되므로, 양극(31) 선단에서의 반경 방향으로의 열전달에는 지장을 초래하지 않는다. In addition, since the
도 4는, 제4 실시예의 단면도이며, (A)는 삽입 단면도, (B)는 그 요부의 하면도이다.4 is a sectional view of the fourth embodiment, (A) is an insertion sectional view, and (B) is a bottom view of the main portion thereof.
이 실시예에서는, 제1 삽입체(37)를 반경 방향으로 복수개(도면의 예에서는 4개)의 블록(37A)으로 분할하고, 이것들을 조합하여 제1 삽입체(37)로 하고 있다. 여기서, 각 분할 블록(37A)의 상호의 인접 부분에 약간의 간격(44)이 형성되고, 그 간극(44)이 상기 제3 실시예에서의 균열(43)에 상당한다.In this embodiment, the
이 실시예에 의하면, 균열(43)을 작성하는 번잡한 작업이 생략되고, 확실히 반경 방향으로 방사형상으로 뻗어가는 간극을 형성할 수 있다.According to this embodiment, the troublesome work of creating the
도 5는, 제5 실시예의 단면도이며, 양극(31)의 선단 중앙부에 형성된 개구는, 그 양극(31)의 후단까지 관통하는 관통구멍(45)이며, 선단부는 대략 테이퍼형상으로 형성되어 있다. 그리고, 전극축(32)의 테이퍼형상 선단부(32A)에 금속박으로 이루어지는 완충재(36)가 감겨진 상태로, 그 관통구멍(45)의 후방단측으로부터 삽입되어, 그 선단부(32A)가 양극(31)에 압입되고, 그 선단면이 전극(31)의 선단면(33)에까지 면하고 있다. 5 is a cross-sectional view of the fifth embodiment, wherein the opening formed in the leading end center portion of the
이 실시예에 의하면, 삽입체(35)가 전극축(32)으로 이루어지므로, 상기 삽입체가 양극(31)으로부터 이탈할 걱정이 없고, 또한, 전극(31)에의 전극축(32)의 삽입이라는 1공정에서 선단 삽입체도 동시에 삽입되게 되고, 공정수의 삭감이 도모된다.According to this embodiment, since the
또한, 상기 도 1~도 5의 실시예에 있어서는, 완충재(36, 41, 42)는 금속박으로서 설명했지만, 금속박에 한정되지 않고, 탄탈 분말 등을 페이스트형상으로 한 것을 삽입체(35)(도 1), 제1 삽입체(37) 및 제2 삽입체(38)(도 2~도 4), 혹은 전극축(32)(도 6)에 도포하고, 이것을 전극(32)에 삽입한 후에, 진공 용기 중에서 소결함으로써 완충재를 형성하는 것이어도 된다. In addition, in the Example of FIGS. 1-5, although the
도 6은, 제6 실시예이며, (A)는 삽입 단면도, (B)는 그 하면도이다. FIG. 6: is a 6th Example, (A) is insertion sectional drawing, (B) is the bottom view.
이 실시예에서는, 양극(32)의 선단면(33)에 환상의 개구(46)가 형성되어 있어, 그 양극 선단면에 선단 중앙부와 주변 환상부를 형성하고 있다. 그리고, 이 환상 개구(46) 내에는, 분말의 완충 재료가 충전되고, 이것을 진공중에서 소결함으로써 상기 선단 중앙부와 주변 환상부의 사이에 완충재(47)가 형성된다.In this embodiment, an
이 실시예에 의하면, 양극(31)의 선단부에 삽입하는 별체의 삽입체를 일부러 성형하지 않고, 따라서, 그 이탈의 우려도 없다.According to this embodiment, the insert of the separate body inserted into the distal end portion of the
본 발명과 종래의 양극을 비교하기 위해서, 실시예 1에 기초하는 조도 유지율에 대한 점등 시험을 행했다. In order to compare this invention and the conventional anode, the lighting test with respect to the illumination intensity retention based on Example 1 was done.
실험에 이용한 램프는, 봉입 수은량 30㎎/cc, 양극의 치수가, 외경:25㎜, 전체 길이:40㎜, 선단면:φ10㎜의 것이다. The lamp used for the experiment has the amount of 30 mg / cc of encapsulated mercury and the size of the positive electrode having an outer diameter of 25 mm, a total length of 40 mm, and a front end surface of 10 mm.
이 램프에 형성한 개구(34)의 직경(D)을 각종 변화시켜 실험했다.The diameter D of the
·점등 조건과 평가Lighting conditions and evaluation
입력 전력 5㎾로 5sec, 3㎾로 50sec의 점등 사이클을 반복하고, 500시간 점등 후의 양극 선단면에 있어서의, 돌출부의 높이:선단 돌출량(㎜)을 평가했다.The lighting cycle of 5 sec at 50 kV and 50 sec at 3 kW was repeated, and the height of tip part: tip protrusion amount (mm) in the anode tip surface after lighting for 500 hours was evaluated.
또, 조도 유지율은, 같은 점등 조건에서의 점등 개시시의 파장 365㎚(i선)의 자외선 조도를 기준으로 하여, 500시간 점등 후의 조도 유지율을 산출했다.Moreover, illuminance retention ratio computed the illumination intensity retention after lighting for 500 hours on the basis of the ultraviolet illuminance of wavelength 365nm (i line) at the time of lighting start in the same lighting conditions.
본 발명 램프에서는, 상기 램프의 양극 선단에 형성하는 개구의 직경을, 3㎜, 6㎜, 8㎜로 한 것을 평가했다.In the lamp of the present invention, the diameters of the openings formed at the tips of the anodes of the lamps were evaluated to be 3 mm, 6 mm, and 8 mm.
이들 실험 결과를 표 1에 나타낸다.Table 1 shows the results of these experiments.
표 1로부터 알 수 있듯이, 500시간 점등 후의 양극 선단의 돌출량이, 종래 전극에서는 0.94㎜였던 것이, 본 발명의 전극에서는, 0.41~0.72㎜로 감소하고, 그 결과, i선의 조도 유지율이, 종래 전극의 86%로부터 89~92%로 대폭적인 개선을 가져왔다. As can be seen from Table 1, the amount of protrusion of the tip of the anode after lighting for 500 hours was 0.94 mm in the conventional electrode, and decreased to 0.41 to 0.72 mm in the electrode of the present invention. Significant improvements were made from 89% to 86%.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련되는 쇼트 아크형 방전 램프는, 양극의 선단 중앙부와 그 주변 환상부의 사이에, 그 양극 재료보다도 항복 응력이 작은 금속으로 이루어지는 완충재를 개재시켰으므로, 특히, 풀 스탠바이 점등 방식을 채용한 경우에서도, 양극 선단의 중앙부가 가열되어 국소적으로 돌출되어 버리지 않고, 중앙부가 돌출함에 따른 양극 재료의 증발과, 그에 따라 생기는 발광관의 흑화에 의한 조도 저하를 억제할 수 있다는 효과를 나타내는 것이다. As described above, the short arc discharge lamp according to the present invention interposed a buffer material made of a metal having a lower yield stress than the anode material between the center portion of the positive electrode and the peripheral annular portion thereof. Even when the lighting method is adopted, the center portion of the tip of the anode is heated and does not protrude locally, but it is possible to suppress the decrease in illuminance caused by evaporation of the anode material as the center portion protrudes and the blackening of the light emitting tube resulting therefrom. Effect.
다음에, 본 발명의 제7 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예는, 완충재가 금속박인 경우의 응용예이다.Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. This example is an application example in the case where the shock absorbing material is a metal foil.
도 9는, 제7 실시예의 단면도이며, (A)는 삽입 단면도, (B)는 삽입 공정의 설명도이다.9 is a cross-sectional view of the seventh embodiment, (A) is an insertion cross-sectional view, (B) is an explanatory diagram of an insertion step.
도면에 있어서, 양극(31)의 선단면(33)의 중앙 부분에는, 그 선단면(33)에 개구하는 개구(34)가 형성되어 있다. 그리고, 그 양극(31)과는 별체로, 양극과 동일 소재로 이루어지는 삽입체(35)가 상기 개구(34)와 정합한 형상으로 성형되어 있어, 이 삽입체(35)가, 완충재(36)를 사이에 끼우도록 하여, 상기 개구(34) 내에 주입 등의 수단에 의해 압입·삽입되어 있다. In the figure, the
구체적으로는, 텅스텐으로 이루어지는 양극(31)의 선단면의 개구(34)에, 같은 텅스텐으로 이루어지는 삽입체(35)가 삽입되는 것이며, 그 개구(34) 및 삽입체(35)는 그 삽입체(35)를 쉽게 압입하기 위해서, 약간 끝이 가는 테이퍼형상으로 되는 것이 좋다. Specifically, an
완충재(36)는, 그 양극(31) 및 삽입체(35)보다도, 같은 온도에 있어서의 항복 응력이 작은 금속 재료로 이루어지고, 구체적으로는, 탄탈, 몰리브덴, 니오브, 또는 레늄 등으로 이루어지고, 이 실시예에서는 금속박으로서, 상기 삽입체(35)의 외주에 감겨져, 삽입체(35)와 함께 개구(34) 내에 삽입된다. The
그리고, 삽입체(35)의 외주면에는 둘레 방향으로 연재하는 완충재의 릴리프 홈(60)이 새겨져 있다. 그 릴리프 홈(60)은 1개씩의 독립된 원주 홈이어도, 나선형상으로 둘러싸는 나선 홈이어도 된다. And the
이렇게 함으로써, 양극(31)의 선단 중앙부를 구성하는 삽입체(35)가 열팽창할 때에는, 그 삽입체(35)와, 그 주변의 환상부의 사이에 끼워진 완충재(36)가 고온 크립 변형을 일으키고, 삽입체(35)의 열팽창분을 흡수·완화하는 형태가 되고, 상기 개구(3)의 주변의 환상부(33a)에 의한 압축 응력을 받지않는다. By doing so, when the
그 결과, 선단 중앙부를 구성하는 삽입체(35)가 변형하지도 않고, 국소적인 돌출부가 형성되지도 않는다. As a result, the
또, 도 10에 나타내는 바와 같이, 완충재(36)가 열팽창에 의해 소성 변형하려고 해도, 그 팽창분은 삽입체(35)의 외주면의 릴리프 홈(60) 내에 침입하여 흡수되므로, 축방향으로의 팽창이 완화되고, 그 선단이, 양극(31)의 선단면(33)으로부터 돌출되지 않는다. In addition, as shown in FIG. 10, even when the
따라서, 램프의 점등·소등이나, 장시간의 풀 스탠바이 점등을 행해도, 양극 선단 중앙부의 국소적인 돌출을 막고 양극 재료의 증발을 억제하고, 또한, 완충재의 양극 선단면으로부터의 돌출도 막고, 그 증발을 억제할 수 있으므로, 이들 재료의 증발에 수반하는 조도 저하를 큰 폭으로 억제할 수 있다.Therefore, even if the lamp is turned on or off, or the full standby lighting for a long time, local projection of the center portion of the anode tip is prevented, and the evaporation of the anode material is suppressed, and the projection from the anode tip surface of the buffer material is also prevented, and the evaporation of the buffer material is prevented. Since it can suppress, the fall of the roughness accompanying evaporation of these materials can be suppressed largely.
상기 실시예에서는, 삽입체(35)에 릴리프 홈(60)을 설치했지만, 도 11에 나타내는 것에서는, 양극(31)의 개구(34)의 내표면에 릴리프 홈(61)을 새긴 것이다. In the above embodiment, although the
이 실시예에 있어서도, 그 릴리프 홈(61)은, 상기 제1 실시예의 릴리프 홈(60)과 마찬가지로 기능하고, 완충재(36)의 열팽창을 그 릴리프 홈(61)에서 흡수하여 양극(31)의 선단면(33)으로부터의 돌출을 방지하는 것이다.Also in this embodiment, the
상기 도 1~3에 나타내는 실시예에서는, 완충재의 릴리프 홈(60, 61)을 둘레 방향으로 형성하는 것이지만, 도 12에 나타내는 실시예에서는, 삽입체(35)의 외주면에 축방향으로 연재하는 릴리프 홈(62)이 새겨져 있다. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 above, the
이 예에서도, 완충재(36)의 열팽창분이 상기 릴리프 홈(42) 내에 침입하여 흡수되고, 양극(31)의 선단면(33)으로부터 돌출되지 않는 것은, 상기 실시예에 있어서의 둘레 방향 릴리프 홈(60, 61)의 경우도 마찬가지이다. Also in this example, the thermal expansion component of the
물론, 이 경우도 릴리프 홈(62)은 삽입체(35)측이 아니라, 개구(34)측에 형성해도 된다.Of course, also in this case, the
또한, 상기 릴리프 홈(60, 61, 62)은, 삽입체(35)의 외표면이나 양극(31)의 개구(34)의 내표면에 새겨 형성하는 것을 기재했지만, 그 양자에 형성해도 된다. The
또, 그 릴리프 홈의 성형에 있어서는, 삽입체(35)의 외표면의 릴리프 홈의 경우는, 예를 들면, 선반에 의한 절삭 가공이나 레이저 가공 등에 의해 형성할 수 있고, 양극(31)의 개구(34)의 내표면의 릴리프 홈의 경우는, 예를 들면, 선반에 의한 절삭 가공 등에 의해 형성할 수 있다.In the molding of the relief groove, in the case of the relief groove of the outer surface of the
그리고, 릴리프 홈의 단면 형상은 삼각형, 사다리꼴, 원형의 일부, 또는 이들 조합 중 어느 것이어도 된다. The cross-sectional shape of the relief groove may be any one of a triangle, a trapezoid, a circle, or a combination thereof.
본 발명의 양극과 종래의 양극 및 비교예의 양극을 비교하기 위해서, 본 발명의 양극으로서 실시예 1에 기초하는 양극과, 종래 양극 및 비교예인 양극에 대해서, 선단 돌출량 및 조도 유지율에 대한 점등 시험을 행했다. In order to compare the positive electrode of the present invention with the conventional positive electrode and the positive electrode of the comparative example, the lighting test for the amount of tip protrusion and roughness retention of the positive electrode based on Example 1 as the positive electrode of the present invention, and the positive electrode according to the prior art and the comparative example Done.
실험에 이용한 램프는, 봉입 수은량 30㎎/cc이며, 양극의 치수가, 외경:25㎜, 전체 길이:40㎜, 선단면의 지름:φ8㎜의 것이다.The lamp used for the experiment was a sealed mercury amount of 30 mg / cc, and the positive electrode had a diameter of 25 mm, a total length of 40 mm, and a diameter of a front end surface of 8 mm.
그리고, 본 발명의 양극 및 선행 출원(비교예)의 양극에 형성한 개구(34)는 직경 φ7㎜이며, 삽입체(35)의 길이는 10㎜이다.And the
·양극·anode
본 발명의 양극 A:삽입체(35)의 외표면에 깊이 75㎛, 피치 200㎛의 나선 홈(40)을 형성한 전극.(도 9 참조)Positive electrode A of the present invention: An electrode in which a
비교예의 양극 B:삽입체(35)나 개구(34)에 릴리프 홈이 없는 전극.(도 1 참조)Anode B of Comparative Example: An electrode without a relief groove in the
종래예의 양극 C:삽입체가 없고, 일체 형상의 전극.(도 8 참조)Anode C of the prior art: An electrode having an integrated shape without an insert. (See Fig. 8).
·점등 조건과 평가Lighting conditions and evaluation
입력 전력 4㎾로 6sec, 2㎾로 26sec의 점등 사이클을 반복하고, 500 시간 점등 후의 양극 선단면에 있어서의, 돌출부의 높이:선단 돌출량(㎜)을 평가했다.The lighting cycle of 6 sec at 26 kW and 26 sec at 2 kW of input power was repeated, and the height of tip part: tip protrusion amount (mm) in the anode tip surface after lighting for 500 hours was evaluated.
또, 조도 유지율은, 같은 점등 조건에서의 점등 개시시의 파장 365㎚(i선)의 자외선 조도를 기준으로 하여, 500시간 점등 후의 조도 유지율을 산출했다.Moreover, illuminance retention ratio computed the illumination intensity retention after lighting for 500 hours on the basis of the ultraviolet illuminance of wavelength 365nm (i line) at the time of lighting start in the same lighting conditions.
상기의 실험 결과를 이하의 표 2 및 그 조도 유지율을 도 13에 나타낸다.Table 2 below and the roughness retention rate of the above experimental results are shown in FIG. 13.
표 2로부터 알 수 있듯이, 500 시간 점등 후의 양극 선단의 돌출량이, 종래예의 양극 C에서는 0.94㎜인 것이, 비교예의 양극 B에서는 0.41㎜로 개선되어 있지만, 본 발명의 양극 A에서는, 이것이 더 개선되어 0.2㎜로 큰 폭으로 감소하고 있는 것을 알 수 있다. As can be seen from Table 2, although the protrusion amount of the tip of the anode after lighting for 500 hours was 0.94 mm in the anode C of the conventional example, it was improved to 0.41 mm in the anode B of the comparative example, but this was further improved in the anode A of the present invention. It can be seen that the width is greatly reduced to 0.2 mm.
그 결과, 표 2 및 도 13에 나타나는 바와 같이, i선의 조도 유지율이, 종래예의 양극 C의 86%로부터, 비교예의 양극 B에서 92%로 개선되어 있지만, 이것이 본 발명의 양극 A에서는 96%로 더 대폭적인 개선이 일어나고 있다.As a result, as shown in Table 2 and FIG. 13, the roughness retention of the i line was improved from 86% of the positive electrode C of the conventional example to 92% of the positive electrode B of the comparative example, but this was 96% in the positive electrode A of the present invention. More significant improvements are taking place.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련되는 쇼트 아크형 방전 램프는, 상기 양극의 선단 중앙부에 형성된 개구 내에 양극과는 별체의 삽입체가, 그 양극 재료보다도 항복 응력이 작은 금속으로 이루어지는 완충재를 개재하여 삽입되어 이루어지고, 상기 양극의 개구의 내표면 혹은 삽입체의 외표면의 적어도 어느 한 쪽에, 완충재의 릴리프 홈이 형성되어 있으므로, 특히, 풀 스탠바이 점등 방식을 채용한 경우에도, 양극 선단의 중앙부가 가열되어 국소적으로 돌출되어 버리지 않고, 중앙부가 돌출함에 따른 양극 재료의 증발과, 그에 따라 생기는 발광관의 흑화에 의한 조도 저하가 억제됨과 더불어, 삽입체와 양극 개구의 사이에 삽입된 완충재가 열팽창해도, 그 팽창분이 릴리프 홈 내에 침입하여 흡수되고, 양극의 선단면으로부터 돌출하지 않으므로, 그 완충재가 이상 과열되어 증발하는 것을 방지할 수 있다는 효과를 나타내는 것이다. As described above, the short arc discharge lamp according to the present invention is inserted into an opening formed in the center portion of the tip of the anode via a buffer material made of a metal having a lower yield stress than the anode material. The relief groove of the cushioning material is formed in at least one of the inner surface of the opening of the anode or the outer surface of the insert, so that the center portion of the tip of the anode is heated even when the full standby lighting method is adopted. Even if the buffer material inserted between the insert and the anode opening is thermally expanded, evaporation of the anode material as the center portion protrudes and a decrease in illuminance caused by blackening of the light emitting tube caused by the projection of the center portion are suppressed. Since the expanded matter penetrates into the relief groove and is absorbed and does not protrude from the tip surface of the anode, It shows an effect that the buffer material can be prevented from abnormally overheating and evaporating.
21 : 음극 31 : 양극
32 : 전극축 33 : 양극 선단면
34 : 개구 35 : 삽입체
36 : 완충재 37 : 제1 삽입체
38 : 제2 삽입체 41, 42 : 완충재
43 : 균열 44 : 간극
45 : 관통 구멍 46 : 환상 개구
47 : 완충재
60 : 삽입체의 둘레 방향의 릴리프 홈
61 : 개구의 둘레 방향의 릴리프 홈
62 : 삽입체의 축방향의 릴리프 홈21: cathode 31: anode
32: electrode shaft 33: anode front end surface
34
36: shock absorber 37: first insert
38:
43: crack 44: gap
45 through
47: cushioning material
60: relief groove in the circumferential direction of the insert
61: relief groove in the circumferential direction of the opening
62: relief groove in the axial direction of the insert
Claims (11)
상기 양극의 선단 중앙부와 그 주변 환상부의 사이에, 그 양극 재료보다도 항복 응력이 작은 금속으로 이루어지는 완충재를 개재시킨 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.In a short arc type discharge lamp in which a pair of anodes and cathodes are disposed opposite to each other in a light emitting tube,
A short arc type discharge lamp comprising a buffer material made of a metal having a lower yield stress than the anode material between a center portion of the tip of the anode and a peripheral annular portion thereof.
상기 선단 중앙부가 양극과는 별체의 삽입체로 이루어지고, 그 삽입체가 양극 선단면에 형성된 개구 내에 상기 완충재를 개재시켜 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 1,
A short arc type discharge lamp, characterized in that the tip center portion is formed of an insert separate from the anode, and the insert is inserted through an opening in the opening formed in the anode tip surface.
상기 완충재가 금속박으로 이루어지고, 상기 삽입체에 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 2,
A short arc type discharge lamp, characterized in that the buffer member is made of metal foil and wound around the insert.
상기 삽입체가, 링형상의 제1 삽입체와, 그 제1 삽입체에 완충재를 개재시켜 삽입된 제2 삽입체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 2,
A short arc type discharge lamp, characterized in that the insert comprises a ring-shaped first insert and a second insert inserted through the buffer insert through the first insert.
상기 링형상의 제1 삽입체의 내주면에, 양극 선단면에 반경 방향으로 연장되는 균열이 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 4,
A short arc-type discharge lamp, characterized in that the inner peripheral surface of the ring-shaped first insert has a crack extending radially on the tip surface of the anode.
상기 링형상의 제1 삽입체가 복수개로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 4,
A short arc-type discharge lamp, characterized in that the ring-shaped first insert is divided into a plurality.
상기 개구가 양극의 후단까지 관통하는 관통 구멍이며, 상기 삽입체가 전극축으로 이루어지고, 그 전극축이 상기 관통 구멍에 삽입되어 그 선단이 전극 본체의 선단면에 면하고 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 2,
The opening is a through hole penetrating to the rear end of the anode, and the insert is made of an electrode shaft, the electrode shaft is inserted into the through hole, and the front end thereof faces the front end surface of the electrode body. Type discharge lamp.
상기 양극의 선단면에 환상의 개구를 설치하여 상기 선단 중앙부와 주변 환상부를 형성하고, 상기 환상 개구 내에 소결 금속으로 이루어지는 완충재가 개재되는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 1,
A short arc type discharge lamp, characterized in that an annular opening is formed in the distal end surface of the anode to form the distal end portion and the peripheral annular portion, and a buffer material made of sintered metal is interposed in the annular opening.
상기 개구의 내표면 혹은 상기 삽입체의 외표면 중 적어도 어느 한 쪽에, 상기 금속박의 릴리프 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 3,
The relief arc of the said metal foil is formed in at least one of the inner surface of the said opening, or the outer surface of the said insert, The short arc type discharge lamp characterized by the above-mentioned.
상기 릴리프 홈이, 둘레 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 9,
The said relief groove is formed in the circumferential direction, The short arc type discharge lamp characterized by the above-mentioned.
상기 릴리프 홈이, 축방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.The method according to claim 9,
The said relief groove is formed in the axial direction, The short arc type discharge lamp characterized by the above-mentioned.
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