KR20190037102A - Discharge lamp, electrode for discharge lamp, method for producing discharge lamp, and method for producing electrode for discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 노광 장치 등에 이용 가능한 방전 램프에 관한 것으로, 특히, 복수의 부재를 접합시킨 전극의 구성에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
방전 램프에는, 고출력화에 따라, 금속 종류, 결정 특성 등이 다른 부재를 접합시킨 전극이 설치되어 있다. 예를 들면, 토륨이나 희토류 산화물 등의 이미터(emitter)가 함유되는 금속 부재를 전극 선단부, 순 텅스텐 등의 고융점 금속 부재를 동체부로 하고, 2개의 금속 부재를 서로 접합시킨다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 접합 방법으로서는, 예를 들면 SPS 등의 고상접합(固相接合)이 실시된다. 또한, 그 사이에 중간 부재를 통해 접합하는 것도 가능하다.The discharge lamp is provided with an electrode to which a member different in metal type, crystal characteristics and the like is bonded according to high output. For example, a metal member containing an emitter such as thorium or a rare earth oxide is used as an electrode tip, and a refractory metal member such as pure tungsten is used as a body, thereby joining two metal members together (for example, Patent Document 1). As the bonding method, for example, solid phase bonding such as SPS is performed. Further, it is also possible to join them through the intermediate member therebetween.
금속 등 전극 재료의 결정입자계(結晶粒界)에는, 불순 가스나 불순물이 남기 쉽다. 불순 가스 등이 남은 상태의 전극으로 방전 램프를 조립하면, 램프 점등에 의한 전극 온도의 고온화에 따라, 불순 가스 등이 방전관 내로 방출되는 것과 함께, 접합면(접합 계면)의 간극(間隙)으로 이동한다. 접합면 부근에 불순 가스가 계속해서 남으면, 전극 접합면이 열화(산화)하여, 강도 저하를 초래한다.Impurity gas and impurities tend to remain in crystal grain boundaries (crystal grain boundaries) of electrode materials such as metals. When the discharge lamp is assembled with the electrode remaining in an impurity gas or the like, impurity gas or the like is discharged into the discharge tube as the electrode temperature is raised by the lamp lighting, and the discharge lamp is moved to the gap (bonding interface) do. If the impurity gas remains in the vicinity of the bonding surface, the electrode bonding surface deteriorates (oxidizes) and the strength is lowered.
따라서, 접합한 전극에 대해, 불순 가스 등에 의해 접합면의 강도 저하가 생기지 않도록 하는 것이 요구된다.Therefore, it is required to prevent the strength of the bonding surface from being lowered by the impurity gas or the like to the bonded electrodes.
본 발명의 방전 램프는, 방전관과, 방전관 내에 배치되는 한 쌍의 전극을 갖추고, 적어도 일방(一方)의 전극이, 전극 선단(先端)을 가지는 선단측 부재와, 전극 지지봉에 의해 지지되는 후단측 부재를 포함하는 복수의 부재로 구성된다. 예를 들면, 선단측 부재와 후단측 부재를 고상접합 하거나, 혹은 선단측 부재와 후단측 부재와의 사이에 중간 부재를 설치해 서로 고상접합 하는 것도 가능하다. 그리고, 후단측 부재에서, 후단측 부재의 적어도 일부의 결정 입자(結晶粒)가 조대화(粗大化) 하고 있어, 선단측 부재의 결정 입자에 비해, 크기(徑)가 큰 결정 입자가 형성되고 있다(여기서는, 조대 결정 입자라고 한다).The discharge lamp of the present invention has a discharge tube and a pair of electrodes disposed in the discharge tube, and at least one of the electrodes has a tip side member having an electrode tip (tip end) and a rear end side And a plurality of members including a member. For example, it is also possible to join the front end side member and the rear end side member to each other in a solid phase, or to provide an intermediate member between the front end side member and the rear end side member and to solid-phase bond each other. At the rear end side member, crystal grains (crystal grains) of at least a part of the rear end side members are coarsened, and crystal grains having a larger diameter than the crystal grains of the front end side members are formed (Here, it is referred to as coarse crystal grain).
조대 결정 입자로서, 예를 들면, 2차 재결정 입자가 형성 가능하며, 입자크기(粒徑)가 1000㎛ 이상인 조대 결정 입자를 형성할 수도 있다. 혹은, 방전 램프의 축방향 단면에서, 후단측 부재의 접합면 부근을 전극 축방향 단면에 따른 300×300㎛2의 에리어에서 관찰했을 때, 하나의 조대 결정 입자가 에리어를 차지하는 조대 결정 입자를 형성 가능하다.As the coarse crystal grains, for example, coarse crystal grains in which secondary recrystallized grains can be formed and the grain size is 1000 mu m or more may be formed. Or, when observing the vicinity of the joint surface of the rear end member in the axial direction of the discharge lamp in an area of 300 × 300 μm 2 along the cross section in the electrode axial direction, one coarse crystal particle forms coarse crystal particles occupying an area It is possible.
후단측 부재는, 선단측 부재의 소재에 비해, 결정 입자가 조대화 하는 온도가 낮은 소재로 이루어지도록 구성할 수 있다. 예를 들면, 후단측 부재는, 순도 99 중량 % 이상의 몰리브덴으로 이루어진다.The rear end side member can be configured to be made of a material having a low temperature at which the crystal grains coarser than the material of the front end side member. For example, the rear end member is made of molybdenum having a purity of 99 wt% or more.
조대 결정 입자는, 후단측 부재의 접합면 부근에 존재하도록 구성하는 것이 가능하다. 또한, 조대 결정 입자가, 접합면의 적어도 일부를 구성하는 것도 가능하다. 혹은, 조대 결정 입자가, 적어도 후단측 부재의 접합면으로부터 전극 지지봉 홀의 전극 축방향에 따른 중간점 부근까지의 범위를 차지하는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 적어도 일방의 전극을 지지하는 전극 지지봉에, 게터(getter) 부재를 설치하는 것이 가능하다.The coarse crystal grains can be arranged in the vicinity of the joining face of the rear end side member. It is also possible that the coarse crystal grains constitute at least a part of the bonding surface. Alternatively, the coarse crystal grains may occupy a range from at least a junction surface of the rear end side member to a vicinity of an intermediate point along the electrode axis direction of the electrode support bar hole. Further, it is possible to provide a getter member on the electrode supporting bar supporting at least one of the electrodes.
본 발명의 다른 양태에서의 방전 램프용 전극은, 전극 선단을 가지고, 텅스텐 혹은 텅스텐을 주성분으로 하는 합금으로 이루어진 선단측 부재와, 전극 지지봉에 의해 지지되어, 순도 99.9 중량 % 이상의 몰리브덴으로 이루어진 후단측 부재와, 선단측 부재와 후단측 부재와의 사이에 개재(介在)하고, 레늄을 포함한 텅스텐으로 이루어진 중간 부재를 갖추고, 선단측 부재, 중간 부재, 후단측 부재가, 부재 간에 고상접합 하고, 후단측 부재에서, 1000㎛ 이상의 입자크기를 가진 2차 재결정 입자가 형성되고 있다.The electrode for a discharge lamp in another aspect of the present invention comprises a front end side member made of an alloy having an electrode tip and containing tungsten or tungsten as a main component and a rear end member made of molybdenum having a purity of 99.9 wt% And an intermediate member made of tungsten containing rhenium interposed between the front end side member and the rear end side member, wherein the front end side member, the intermediate member, and the rear end side member are solid-phase bonded to each other, Secondary recrystallized grains having a grain size of 1000 mu m or more are formed on the side member.
본 발명의 방전 램프의 제조 방법은, 전극 선단을 가지는 선단측 부재, 전극 지지봉에 의해 지지되는 후단측 부재를 포함하는 복수의 부재를 고상접합 하고, 고상접합에 의해 얻어진 전극에 대해 열 처리를 실시하고, 전극 지지봉을 전극에 고정하여, 전극 지지봉, 글래스 부재, 박(箔) 등을 갖춘 마운트 부품으로 하고, 마운트 부품을 봉지관 내에 삽입해 방전관 내에 전극을 배치한 후, 봉지관에 대해 용착 처리를 실시하고, 소정 시간에 걸쳐 램프 점등을 실시하는 방전 램프의 제조 방법에 있어서, 후단측 부재에서, 선단측 부재의 결정 입자에 비해, 크기(徑)가 큰 조대 결정 입자가 형성되도록, 열 처리의 온도 및 가열 시간, 램프의 점등 시간 중 적어도 어느 하나를 정한다.A method of manufacturing a discharge lamp according to the present invention is a method of manufacturing a discharge lamp, comprising the steps of solid-phase bonding a plurality of members including a front-end member having an electrode tip and a rear-end member supported by an electrode support rod, And the electrode support rod is fixed to the electrode to form a mount part having an electrode support rod, a glass member, a foil and the like. After the mount part is inserted into the sealing tube to place the electrode in the discharge tube, And the lamp is turned on for a predetermined period of time so as to form coarse crystal grains having a diameter larger than that of the crystal grains of the tip side member in the rear end side member, The heating time of the lamp, and the lighting time of the lamp.
본 발명의 다른 양태에서의 방전 램프용 전극의 제조 방법은, 전극 선단을 가지는 선단측 부재, 전극 지지봉에 의해 지지되는 후단측 부재를 포함하는 복수의 부재를 고상접합 하는 방전 램프용 전극의 제조 방법에 있어서, 후단측 부재에서, 선단측 부재의 결정 입자에 비해, 크기(徑)가 큰 2차 재결정 입자가 형성되도록, 열 처리의 온도 및 가열 시간 중 적어도 어느 하나를 정한다.A manufacturing method of a discharge lamp electrode in another aspect of the present invention is a manufacturing method of a discharge lamp electrode for solid-state bonding a plurality of members including a front-side member having an electrode tip and a rear- At least one of the temperature of the heat treatment and the heating time is determined so that secondary recrystallized particles having a larger diameter are formed in the rear end side member than the crystal particles of the front end side member.
본 발명에 의하면, 방전 램프에서, 접합 강도가 뛰어난 접합한 전극을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a bonded electrode having excellent bonding strength in a discharge lamp.
[도 1] 본 실시 형태인 쇼트 아크(Short arc)형 방전 램프를 모식적으로 나타낸 평면도이다.
[도 2] 음극의 개략적 단면도이다.
[도 3] 도 2의 접합면 부근의 에리어를 확대한 단면도이다.1 is a plan view schematically showing a short arc type discharge lamp according to the present embodiment.
2 is a schematic cross-sectional view of a cathode.
3 is an enlarged cross-sectional view of an area in the vicinity of the joint surface of FIG. 2;
이하에서는, 도면을 참조해 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은, 본 실시 형태인 쇼트 아크형 방전 램프를 모식적으로 나타낸 평면도이다.1 is a plan view schematically showing a short arc type discharge lamp according to the present embodiment.
쇼트 아크형 방전 램프(10)는, 패턴 형성하는 노광 장치(도시하지 않음)의 광원 등에 사용 가능하고, 투명한 석영 글래스 제(製)의 방전관(발광관)(12)을 갖춘다. 방전관(12)에는, 음극(20), 양극(30)이 소정 간격을 가지고 대향 배치된다.The short arc
방전관(12)의 양측에는, 대향하도록 석영 글래스 제의 봉지관(13A, 13B)이 방전관(12)과 일체적으로 설치되어 있고, 봉지관(13A, 13B)의 양단은, 구금(口金)(19A, 19B)이 취부(取付)되어 있다. 여기서의 방전 램프(10)는, 양극(30)이 상측, 음극(20)이 하측이 되도록 연직 방향에 따라 배치되어 있다.
봉지관(13A, 13B)의 내부에는, 음극(20), 양극(30)을 지지하는 도전성의 전극 지지봉(17A, 17B)이 배설(配設)되고, 금속 링(도시하지 않음), 몰리브덴 등의 금속박(16A, 16B)을 통해 도전성의 리드봉(15A, 15B)에 각각 접속된다. 봉지관(13A, 13B)은, 봉지관(13A, 13B) 내에 설치되는 글래스관(도시하지 않음)과 용착하여, 수은, 및 희(希) 가스가 봉입된 방전 공간 DS가 봉지된다.Conductive
리드봉(15A, 15B)은, 외부의 전원부(도시하지 않음)에 접속되어 있고, 리드봉(15A, 15B), 금속박(16A, 16B), 그리고 전극 지지봉(17A, 17B)을 통해 음극(20), 양극(30) 간에 전압이 인가된다. 방전 램프(10)에 전력(여기서는 1kW 이상)이 공급되면, 전극 간에 아크 방전이 발생하여, 수은에 의한 휘선(자외선)이 방사된다. 전극 지지봉(17A)에는, 탄탈이나 지르코늄, 이트륨 등으로 이루어진 코일 형상의 게터 부재(21)가 설치되어 있다. 또한, 전극 지지봉(17B) 등에 게터 부재를 설치해도 무방하다.The
도 2는, 음극(20)의 개략적 단면도이다. 여기서는, 전극 축 X를 통과하는 전극 축방향 단면을 나타내고 있다. 또한, 양극(30)에 대해서도 마찬가지로 구성하는 것이 가능하다.2 is a schematic sectional view of the
음극(20)은, 모두 금속 부재인 선단측 부재(40)와, 후단측 부재(50)를 고상접합시킨 전극이며, 선단측 부재(40)는, 전극 선단(40S)을 정점으로 하는 원추(圓錐) 형상으로 형성되고 있다. 또한, 전극 선단(40S)의 형상은, 면(面)을 가지는 원추대(圓錐臺) 형상 등 다른 형상도 가능하다. 선단측 부재(40)는, 순 텅스텐(W) 등의 고융점, 혹은 이미터(emitter) 등을 함유시킨 텅스텐을 주성분으로 하는 합금에 의해 구성된다. 선단측 부재(40)와 후단측 부재(50)는, 여기서는 방전 플라즈마 소결(SPS)에 의해 고상접합 하고 있다. 단, HIP, HP 등 다른 고상접합 방식이나, 다른 접합 방법(예를 들면, 용융 접합)을 적용해도 무방하다.The
후단측 부재(50)는, 선단측 부재(40)와 접합하는 원추대 형상 부분(50A)과, 전극 지지봉 홀(52)을 형성한 원주상(圓柱狀) 부분(50B)으로 구성된다. 단, 도 2에서는 전극 지지봉(17A)을 도시하지 않는다. 후단측 부재(50)는, 여기서는 순도 99 중량 % 이상의 몰리브덴(Mo)으로 이루어진다. 특히, 순도 99.9 중량 % 이상으로 하는 것이 좋지만, 도프제를 함유한 몰리브덴 합금도 적용할 수 있다. 후단측 부재(50)를 구성하는 몰리브덴의 결정 입자가 조대화 하는 온도(2차 재결정 온도)는, 선단측 부재(40)의 주성분인 텅스텐의 결정 입자가 조대화 하는 온도(2차 재결정 온도) 보다 낮다.The rear
선단측 부재(40)는, 전극 제조 공정에 의해 결정 입자(재결정 입자) R1로 차지되어 있다. 한편, 후단측 부재(50)에서는, 접합면(접합 계면) S 부근으로부터 전극 지지봉 홀(52)의 축 X 방향 길이의 중간점 C 부근까지에 걸친 범위를, 복수의 조대화 한 결정 입자(2차 재결정 입자) R2가 차지하고 있다. 또한, 접합면 S의 일부는 조대 결정 입자 R2에 의해 구성되어 있다. 중간점 C로부터 후단면 50T까지의 범위는, 결정 입자(재결정 입자) R3로 차지되어 있다. 또한, 입자크기 R1, R3의 크기는 과장해서 크게 그려져 있다. 또한, 결정 입자의 형상이나 방향은, 단조(鍛造) 가공 등으로 조정할 수 있다. 예를 들면 전극 축방향에 맞추거나 길게 할 수 있어, 그려진 형상이나 방향에 한정되지는 않는다.The
도 3은, 도 2의 접합면 S 부근의 에리어 BB를 확대한 단면도이다.Fig. 3 is an enlarged cross-sectional view of the area BB near the joint surface S of Fig. 2. Fig.
몰리브덴의 조대 결정 입자 R2는, 여기서는 이상(異常) 입자 성장(2차 재결정)에 의해 조대화 한 입자로서, 그 입자크기는, 텅스텐을 주성분으로 하는 선단측 부재(40)의 결정 입자 R1, 혹은 가공 등이 되기 전의 결정 입자 보다 크다. 몰리브덴의 결정 입자 R3의 입자크기는, 텅스텐의 결정 입자 R1의 입자크기와 대략 같다. 여기서는, 몰리브덴의 조대 결정 입자 R2가 1000㎛ 이상의 크기(徑)를 가진다. 단, 입경(粒徑) 사이즈는, 전극 축 X를 통과하는 전극 축방향 단면에서의 입자의 최대 대각선 길이로 표현된다.The coarse crystal grains R2 of molybdenum are coarsened by abnormal grain growth (secondary recrystallization), and the grain size of the coarse crystal grains R2 of the crystal grains R1 of the
도 3에 도시한 정방(正方) 형상의 에리어 A는, 세로 300㎛×가로 300㎛로 된 접합면 S 부근의 임의의 에리어로서, 조대 결정 입자 R2가 에리어 A를 넘어서는, 즉, 1입(粒)의 조대 결정 입자 R2로 차지되어 있음을 알 수 있다. 단, 에리어 A는, 전극 축 X 위를 통과하는 축방향 단면의 축 X 방향을 세로 방향, 축 수직 방향(지름 방향)을 가로 방향으로서 규정하고 있다.The square area A shown in Fig. 3 is an arbitrary area in the vicinity of the joint surface S having a length of 300 mu m and a width of 300 mu m. The coarse crystal grains R2 exceed the area A, that is, ) Of coarse crystal grains R2. However, the area A defines the axial direction of the axial cross section passing over the electrode axis X as the longitudinal direction and the axial direction (radial direction) as the lateral direction.
이러한 후단측 부재(50)에서의 조대 결정 입자 R2의 형성은, 방전 램프의 제조 공정 중에 얻어진다.The formation of the coarse crystal particles R2 in the rear
우선, 전극의 제조 공정에서는, 순(純) 텅스텐 혹은 텅스텐을 주성분으로 하는 합금으로 된 선단측 부재(40)와, 99 중량 % 이상의 몰리브덴으로 된 후단측 부재(50)를 고상접합 한다. 이때의 후단측 부재(50)는, 선단측 부재(40)의 입자크기와 대략 같은 입자크기의 결정 입자 혹은 재결정 입자로 이루어져 있다. 고상접합에 의해 얻어진 전극에 대해 열 처리를 실시한다. 그리고, 전극 지지봉을 전극에 고정하여, 글래스 부재, 박(箔) 등을 갖춘 마운트 부품을 구성한다. 마운트 부품을 봉지관 내에 삽입해 방전관 내에 전극을 배치한 후, 봉지관에 대해 용착 처리(봉지)를 실시한다.First, in the electrode manufacturing process, the front
방전 램프가 조립되면, 소정 시간에 걸쳐 램프 점등을 실시한다. 예를 들면, 점등 안정화를 위해 에이징(초기 점등), 혹은, 램프 점등성 평가를 실시한다. 이러한 일련의 방전 램프 제조 공정 중에 전극이 고온화 된다. 본 실시 형태에서는, 최종적인 방전 램프 완성 시점에서 조대 결정 입자 R2를 형성하도록, 열 처리의 온도 및 가열 시간을 1300℃∼2200℃에서 5분∼180분의 범위, 에이징 및 점등성 평가에서의 점등 시간을 20분∼180분의 범위로 정하고 있다. 또한, 어느 하나의 조건에 대해 정해서, 조대 결정 입자를 형성하도록 해도 무방하다.When the discharge lamp is assembled, the lamp is turned on for a predetermined time. For example, aging (initial lighting) or lamp lighting property evaluation is performed for lighting stabilization. During this series of discharge lamp manufacturing processes, the electrodes become hot. In this embodiment, in order to form the coarse crystal grains R2 at the completion of the final discharge lamp, the temperature and the heating time of the heat treatment are controlled in the range of 1300 to 2200 DEG C for 5 minutes to 180 minutes, The time is set in the range of 20 minutes to 180 minutes. It is also possible to form coarse crystal grains by specifying for any one of the conditions.
상술한 것처럼, 후단측 부재(50)를 형성하는 몰리브덴의 2차 재결정 온도는, 선단측 부재(40)의 주성분이 되는 텅스텐의 2차 재결정 온도 보다 낮다. 따라서, 예를 들면, 램프 점등에 의해 고온 상태로 한 경우, 후단측 부재(50)에서, 아크(열원(熱源))에 가장 가까운 접합면 S 부근에서 조대화가 시작된다. 이때 접합면 S 부근의 결정입자계에 남아 있던 불순 가스의 일부는, 결정 입자의 성장(조대화)과 함께, 접합면 S의 미소한 간극으로 이동·확산한다.As described above, the secondary recrystallization temperature of the molybdenum forming the rear
한편, 후단측 부재(50)의 결정 입자 R3로 차지되는 후단면 50T 측에서는, 결정입자계의 불순물, 불순 가스가, 조대 결정 입자 R2의 형성에 의해 전극 선단측으로의 이동이 방해되기 때문에, 전극 지름 방향(전극 측면)으로 이동하여, 그대로 외부에 방출된다.On the other hand, at the rear end surface 50T side occupied by the crystal grains R3 of the rear
접합면 S의 간극에 남은 불순물, 불순 가스는, 고온화에 의해 접합면 S를 따라 전극 외부로 방출된다. 후단면 50T측으로부터 전극 선단측으로의 불순 가스의 이동이 억제되기 때문에, 접합면 S 부근이나 접합면 S의 간극에서의 불순 가스, 불순물이 제거된다. 전극 외부로 방출된 불순 가스는, 게터 부재(21)에 의해 흡착된다.Impurities and impurity gas remaining in the gap of the bonding surface S are discharged to the outside of the electrode along the bonding surface S by the high temperature. The impurity gas and impurities in the vicinity of the bonding surface S and the gap in the bonding surface S are removed because the movement of the impurity gas from the
조대 결정 입자의 형성에 의해, 제조 후(출하 후)의 램프 점등 시에 불순 가스 등이 방전관 내로 방출되는 것을 억제할 수 있고, 불순 가스에 의한 램프 점등성(시동성)의 악화, 전극 열화(산화)를 방지할 수 있다. 예를 들면, 텅스텐과 같이 결정 입자가 조대화 하는 온도가 높은 소재로 후단측 부재(50)를 구성하면, 조대 결정 입자의 형성이, 접합면 S 부근에 선행해 형성하는 것이 어렵기 때문에, 결정입자계를 통해 접합면 S 부근으로 불순 가스가 이동하여, 간극에 장기간 잔존, 혹은 접합면 S 부근으로부터의 불순 가스 방출이 계속되어 버린다. 그렇지만, 몰리브덴으로 이루어진 후단측 부재(50)를 이용함으로써, 접합면 S 부근이나 그 간극의 불순 가스를 제조 단계에서 제거하는 것이 가능해져, 접합면 강도의 저하, 접합면의 벗겨짐을 방지할 수 있다.By the formation of coarse crystal grains, impurity gas or the like can be prevented from being discharged into the discharge tube at the time of lamp post-manufacturing (after shipment), deterioration of lamp onability (startability) due to impurity gas, deterioration of electrodes Can be prevented. For example, if the rear
제조 단계에서 조대 결정 입자를 형성하는 것으로 했지만, 적절한 게터 부재(21)를 설치함으로써, 방전 램프의 전력 등에 기인하는 제조 후(출하 후)에 조대 결정 입자가 형성(한층 더 성장)하는 상황에서도, 접합면의 벗겨짐을 방지할 수 있다. 제조 후에 있어서 불순 가스는 게터 부재(21)에 흡착되기 때문에, 조대 결정 입자의 형성 혹은 추가적인 성장에 의해, 장기간에 걸쳐 접합면 강도의 저하를 방지할 수 있다. 예를 들면, 산소 등의 불순 가스를 흡착시키려면, 게터 부재(21)로서는 탄탈륨이 바람직하다.Coarse crystal grains are formed in the production step. However, even in the situation where coarse crystal grains are formed (further grown) after the production (after shipment) due to the power of the discharge lamp or the like, by providing the
또한, 순도 99 중량 % 이상의 몰리브덴에 의해 후단측 부재(50)를 구성하기 때문에, 불순물도 적고, 점등 중에 방출되는 불순 가스도 줄어들어, 안정된 램프 특성을 얻을 수 있다. 게다가, 후단측 부재(50)의 경량화를 도모하는 것이 가능해져, 대형 램프에 적절한 구성이 된다.Further, since the rear
한편, 조대 결정 입자 R2가 전극 지지봉 홀(52)의 중간점 C까지 존재하는 것에 의해, 결정입자계의 적음으로부터 입계 미끄럼(grain boundary sliding)이 생기기 어렵고, 전극 지지봉(17A)의 누락을 방지할 수 있다.On the other hand, since the coarse crystal particles R 2 are present up to the midpoint C of the electrode
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 텅스텐을 주성분으로 하는 선단측 부재(40)와, 순도 99 중량 % 이상의 몰리브덴으로 이루어진 후단측 부재(50)가 고상접합 하고 있는 음극(20)에 있어서, 후단측 부재(50)의 접합면 S 부근에서 전극 지지봉 홀 중간점 C 부근까지에 걸쳐, 선단측 부재(40)의 결정 입자 R1 보다 입자크기가 큰, 조대화 한 결정 입자 R2가 형성되고 있다.As described above, according to the present embodiment, in the
또한, 조대 결정 입자 R2는, 후단측 부재의 임의의 에리어에 적어도 일부 존재하면 무방하다. 예를 들면, 접합면 S 부근에만 존재하도록 해도 무방하고, 또한, 접합면 S의 일부를 조대 결정 입자 R2로 형성해도 무방하다. 이에 따라, 접합면 S 부근에 존재하는 불순 가스를 확실히 방출시킬 수 있어, 접합면 벗겨짐을 방지할 수 있다. 한편으로, 후단측 부재의 전 영역을 복수의 조대 결정 입자로 구성하거나, 혹은 단결정(單結晶) 상태로 해도 무방하다. 점등 중에 방출되는 불순 가스를 한층 더 줄일 수 있다. 조대 결정 입자 R2의 형성 영역(조대화 영역)에 대해서는, 칼륨 등의 첨가물을 도프 하는, 방열 효과를 높이는 미세 요부(凹部)를 전극 표면에 형성하는 것 등에 의해 조정 가능하다.The coarse crystal grains R2 may at least partially exist in an arbitrary area of the rear end side member. For example, it may be present only in the vicinity of the bonding surface S, and a part of the bonding surface S may be formed of coarse crystal grains R2. As a result, the impurity gas existing in the vicinity of the bonding surface S can be reliably released, and the peeling of the bonding surface can be prevented. On the other hand, the entire region of the rear end side member may be composed of a plurality of coarse crystal grains or may be in a single crystal state. The impurity gas released during lighting can be further reduced. The formation region (coarse region) of the coarse crystal particles R2 can be adjusted by doping an additive such as potassium or the like and forming a micro concave portion on the electrode surface for enhancing the heat radiation effect.
본 실시 형태에서는, 램프 점등에 의해 조대 결정 입자를 형성했지만, 전극의 열 처리에 의한 방법에서는, 후단측 부재를 전체에 걸쳐서 고온화 시키기 쉽고, 광범위하게 조대 결정 입자를 형성할 수 있다.In the present embodiment, coarse crystal grains are formed by lamp lighting. However, in the method of heat treatment of the electrodes, the temperature of the rear-end side member can be increased over the whole, and coarse crystal grains can be formed in a wide range.
몰리브덴 이외의 소재로 후단측 부재를 성형하는 것도 가능하고, 세라믹스나, 선단측 부재(40)와는 다른 금속, 합금 그 외의 소재로 성형해도 무방하다. 선단측 부재에는 이미터를 함유한 소재를 이용하는 경우가 많기 때문에, 선단측 부재의 결정 입자를 조대화시키면, 이미터를 방출해 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 후단측 부재는 선단측 부재(텅스텐 등)의 결정 입자가 조대화 하는 온도 보다 낮은 것이 바람직하다.The rear end side member may be formed of a material other than molybdenum and may be formed of a metal, alloy, or other material different from the ceramics or the front
본 실시 형태에서는, 선단측 부재(40)와 후단측 부재(50)가 접합하고 있지만, 사이에 다른 금속으로 이루어진 중간 부재(예를 들면, 레늄을 포함한 텅스텐)를 개재시켜, 선단측 부재(40), 중간 부재, 후단측 부재(50)를 서로 고상접합시켜도 무방하다.In the present embodiment, the front
[실시예][Example]
이하, 본 실시예의 음극에 대해 설명한다.Hereinafter, the cathode of this embodiment will be described.
토륨을 포함한 텅스텐으로 이루어지고, 외경(外徑) 16 mm가 되는 선단측 부재와, 99.9 중량 %의 몰리브덴으로 이루어지고, 주상(柱狀) 부분의 외경 20mm인 후단측 부재를, SPS에 의해 고상접합해 소정의 형상으로 가공한 음극에 대해, 가열 처리를 온도 1600℃, 가열 시간 10분으로 실시한다. 전극을 방전관 내에 배치해 봉지한다. 조립된 방전 램프에 대해, 에이징을 1시간 실시한다.A front end side member made of tungsten containing thorium having an outer diameter of 16 mm and a rear end side member having an outer diameter of 20 mm made of 99.9 wt% of molybdenum and having a columnar portion, And the negative electrode which has been bonded and formed into a predetermined shape is subjected to heat treatment at a temperature of 1,600 캜 and a heating time of 10 minutes. The electrodes are arranged in the discharge tube and sealed. For the assembled discharge lamp, aging is carried out for 1 hour.
이러한 공정을 거친 음극의 단면을 주사형 전자 현미경으로 살펴보면, 접합면으로부터 전극 지지봉 홀 중간점 부근에 걸쳐, 선단측 부재의 재결정 입자의 입자크기 보다 크고, 1000㎛ 이상의 입자크기를 가지는 조대화한 결정 입자가 형성되고 있는 것이 확인되었다.A cross section of the negative electrode having undergone such a process is observed with a scanning electron microscope. From the junction plane to the vicinity of the midpoint of the electrode support bar hole, a coarse crystal having a particle size larger than the particle size of the recrystallized particles of the tip- It was confirmed that particles were formed.
10: 방전 램프
20: 음극
30: 양극
40: 선단측 부재
50: 후단측 부재
S: 접합면10: discharge lamp
20: cathode
30: anode
40:
50: rear end side member
S: joint surface
Claims (13)
상기 방전관 내에 배치되는 한 쌍의 전극을 갖추고,
적어도 일방의 전극이, 전극 선단을 가지는 선단측 부재와, 전극 지지봉에 의해 지지되는 후단측 부재를 포함하는 복수의 부재로 구성되고,
상기 후단측 부재에서, 상기 후단측 부재의 적어도 일부의 결정 입자가 조대화 하고 있어, 상기 선단측 부재의 결정 입자에 비해, 크기(徑)가 큰 결정 입자가 형성되고 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.A discharge tube,
A pair of electrodes disposed in the discharge tube,
Wherein at least one of the electrodes is constituted by a plurality of members including a front end side member having an electrode front end and a rear end side member supported by the electrode supporting bar,
Wherein at least a part of the crystal grains of the rear end side member are coarsened in the rear end side member and crystal grains having a larger diameter than the crystal grains of the front end side member are formed, .
상기 적어도 일방의 전극이, 상기 선단측 부재와 상기 후단측 부재로 구성되고, 혹은 상기 선단측 부재와 상기 후단측 부재와의 사이에 중간 부재를 설치해 구성되고, 각 부재 간에 고상접합(固相接合) 하고 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the electrodes is constituted by the front end side member and the rear end side member or an intermediate member is provided between the front end side member and the rear end side member, ) Of the discharge lamp.
상기 후단측 부재가, 상기 선단측 부재의 소재에 비해, 결정 입자가 조대화 하는 온도가 낮은 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 램프.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the rear end side member is made of a material having a low temperature at which crystal grains are coarsened as compared with a material of the front end side member.
상기 후단측 부재가, 순도 99 중량 % 이상의 몰리브덴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방전 램프.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the rear end side member is made of molybdenum having a purity of 99 wt% or more.
상기 조대화 한 결정 입자가, 상기 후단측 부재의 접합면 부근에 존재하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.3. The method according to claim 1 or 2,
And the coarsely grained crystal grains are present in the vicinity of the joint surface of the rear end side member.
상기 조대화 한 결정 입자가, 상기 접합면의 적어도 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.3. The method according to claim 1 or 2,
And the coarsely grained crystal grains constitute at least a part of the bonding surface.
상기 조대화 한 결정 입자가, 적어도 상기 후단측 부재의 접합면으로부터 전극 지지봉 홀의 전극 축방향에 따른 중간점 부근까지의 범위를 차지하고 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the coarsely grained crystal particles occupy at least a range from a junction surface of the rear end side member to a vicinity of an intermediate point along the electrode axis direction of the electrode supporting bar hole.
적어도 일방의 전극을 지지하는 상기 전극 지지봉에, 게터 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein a getter member is provided on the electrode supporting bar supporting at least one of the electrodes.
상기 조대화 한 결정 입자의 입자크기가, 1000㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 방전 램프.3. The method according to claim 1 or 2,
And the particle size of the coarsely grained crystal grains is 1000 mu m or more.
상기 방전 램프의 축방향 단면에서, 상기 후단측 부재의 접합면 부근을 전극 축방향 단면에 따른 300×300㎛2의 에리어에서 관찰했을 때, 하나의 조대 결정 입자가 상기 에리어를 차지하는 것을 특징으로 하는 방전 램프.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein one coarse crystal grain occupies the area when observed in an area of 300 x 300 mu m 2 along the axial direction of the electrode in the axial cross section of the discharge lamp near the joint surface of the rear end side member Discharge lamp.
전극 지지봉에 의해 지지되어, 순도 99.9 중량 % 이상의 몰리브덴으로 이루어진 후단측 부재와,
상기 선단측 부재와 상기 후단측 부재와의 사이에 개재하고, 레늄을 포함한 텅스텐으로 이루어진 중간 부재를 갖추고,
상기 선단측 부재, 상기 중간 부재, 상기 후단측 부재가, 부재 간에 고상접합 하고,
상기 후단측 부재에서, 1000㎛ 이상의 입자크기를 가진 2차 재결정 입자가 형성되고 있는 것을 특징으로 하는 방전 램프용 전극.A front end side member made of an alloy having an electrode tip and containing tungsten or tungsten as a main component,
A rear end side member supported by the electrode support rod and made of molybdenum having a purity of 99.9 wt% or more,
An intermediate member interposed between the front end side member and the rear end side member and made of tungsten containing rhenium,
The distal end side member, the intermediate member, and the rear end side member are solid-
Wherein secondary recrystallized particles having a particle size of 1000 mu m or more are formed in the rear end side member.
고상접합에 의해 얻어진 전극에 대해 열 처리를 실시하고,
전극 지지봉을 상기 전극에 고정하여, 상기 전극 지지봉, 글래스 부재, 박(箔) 중 적어도 하나를 갖춘 마운트 부품으로 하고,
상기 마운트 부품을 봉지관 내에 삽입해 방전관 내에 상기 전극을 배치한 후, 상기 봉지관에 대해 용착 처리를 실시하고,
미리 정해진 시간에 걸쳐 램프 점등을 실시하는 방전 램프의 제조 방법에 있어서,
상기 후단측 부재에서, 상기 선단측 부재의 결정 입자에 비해, 크기(徑)가 큰 조대 결정 입자가 형성되도록, 열 처리의 온도 및 가열 시간, 램프의 점등 시간 중 적어도 어느 하나를 정하는 것을 특징으로 하는 방전 램프의 제조 방법.A plurality of members including a tip side member having an electrode tip end and a rear end side member supported by the electrode support rods are bonded in a solid phase,
The electrode obtained by the solid-phase bonding was subjected to heat treatment,
Wherein the electrode support rod is fixed to the electrode so as to be a mount component having at least one of the electrode support rod, the glass member, and the foil,
The mount part is inserted into an encapsulation tube to dispose the electrode in the discharge tube, and then the encapsulation tube is subjected to a bonding treatment,
A method of manufacturing a discharge lamp in which lamp lighting is performed over a predetermined period of time,
Characterized in that at least one of the temperature of the heat treatment, the heating time, and the lighting time of the lamp is determined so that coarse crystal particles having a larger diameter are formed in the rear end side member than the crystal particles of the front end side member Of the discharge lamp.
상기 후단측 부재에서, 상기 선단측 부재의 결정 입자에 비해, 크기(徑)가 큰 2차 재결정 입자가 형성되도록, 열 처리의 온도 및 가열 시간 중 적어도 어느 하나를 정하는 것을 특징으로 하는 방전 램프용 전극의 제조 방법.A method of manufacturing an electrode for a discharge lamp in which a plurality of members including a front-end member having an electrode tip and a rear-end member supported by the electrode support are solid-
Characterized in that at least one of a temperature and a heating time of the heat treatment is determined so that secondary recrystallized particles having a larger diameter are formed in the rear end side member than crystal particles of the front end side member Gt;
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