KR20230004240A - Short arc type discharging lamp - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 쇼트 아크형 방전 램프에 관한 것이다.The present invention relates to a short arc type discharge lamp.
쇼트 아크형 방전 램프(이하, 간단히 「램프」라고도 한다)는, 반도체 소자 또는 액정 표시 소자의 제조 공정에 이용되는 노광 장치의 광원으로서, 널리 이용되고 있다. 이 쇼트 아크형 방전 램프는, 발광관 내에 양극 및 음극이 서로 대향하여 배치됨과 더불어, 당해 발광관 내에, 수은, 크세논 가스 등의 발광 물질이 봉입되어 구성되어 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION A short arc discharge lamp (hereinafter, simply referred to as a "lamp") is widely used as a light source for an exposure apparatus used in manufacturing processes of semiconductor elements or liquid crystal display elements. This short-arc type discharge lamp is configured such that an anode and a cathode are disposed facing each other in a light emitting tube, and a light emitting material such as mercury or xenon gas is sealed in the light emitting tube.
이러한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서는, 점등 시에 양극에 가해지는 열적 부하가 높기 때문에, 양극의 과열 등에 기인하는 전극 재료의 증발이 발생하고, 이 증발물이 발광관의 내벽에 부착되어 발광관이 흑화하는 것이 알려져 있다. 발광관이 흑화하면, 발광관의 광 투과율이 저하한다.In such a short arc type discharge lamp, since the thermal load applied to the anode during lighting is high, evaporation of the electrode material occurs due to overheating of the anode, etc., and this evaporation product adheres to the inner wall of the light emitting tube, It is known to blacken. When the light emitting tube is blackened, the light transmittance of the light emitting tube is lowered.
이러한 문제를 해결하기 위해, 전극 표면에 방열층을 형성하여 전극의 온도 상승을 억제하는 기술이 알려져 있으며, 하기 특허 문헌 1에는 양극의 외표면에 금속의 산화물을 적어도 1종 포함하는 방열층이 형성되어 있는 램프가 개시되어 있다.In order to solve this problem, a technique for suppressing the temperature rise of the electrode by forming a heat radiation layer on the surface of the electrode is known, and in Patent Document 1, a heat radiation layer containing at least one metal oxide is formed on the outer surface of the anode. A lamp is disclosed.
특허 문헌 1에 기재된 램프에 있어서, 방열층의 밀착 강도를 향상시키기 위해서, 양극의 표면에 Rmax 10μm 이상의 요철면을 형성하고, 그 표면에 방열층을 형성하고 있다. 그리고, 방열층의 표면층을 Rmax 2μm~100μm로 한 예가 개시되어 있다.In the lamp described in Patent Literature 1, in order to improve the adhesion strength of the heat dissipation layer, an uneven surface having an Rmax of 10 μm or more is formed on the surface of the anode, and the heat dissipation layer is formed on the surface. In addition, an example in which the surface layer of the heat dissipation layer is set to Rmax of 2 μm to 100 μm is disclosed.
방열성을 높이기 위해서는, 방열층의 표면은 요철면으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 양극의 표면에 요철을 형성했다고 해도, 그 위에 형성시키는 방열층의 두께에 따라서는, 방열층의 표면에 요철(양극 표면의 요철 형상을 반영한 요철)이 형성되지 않아, 효과적으로 방열할 수 없는 경우가 있다.In order to improve heat dissipation, it is preferable to make the surface of the heat dissipation layer a concavo-convex surface. However, even if irregularities are formed on the surface of the anode, depending on the thickness of the heat dissipation layer formed thereon, irregularities (concavities and convexities reflecting the concavo-convex shape of the surface of the anode) are not formed on the surface of the heat dissipation layer, and heat cannot be effectively dissipated. There are cases.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 방열성이 우수하고, 램프 점등 시의 전극 재료의 증발이 억제된, 장수명의 쇼트 아크형 방전 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a short arc type discharge lamp with excellent heat dissipation and suppressed evaporation of an electrode material when the lamp is turned on.
본 발명에 따른 쇼트 아크형 방전 램프는, 발광관과, 상기 발광관의 내부에 대향하여 배치된 한 쌍의 전극을 구비하고,A short arc type discharge lamp according to the present invention includes a light emitting tube and a pair of electrodes disposed facing each other inside the light emitting tube,
상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽의 전극은, 원통 형상의 외주면을 갖고, At least one electrode of the pair of electrodes has a cylindrical outer peripheral surface,
상기 외주면은, 둘레 방향으로 연장되는 둘레 방향 홈이 축 방향으로 복수 늘어놓아진 요철 구조와, 상기 요철 구조의 요철 표면에 형성된 세라믹스를 포함하는 제1의 피막을 갖고,The outer peripheral surface has a concavo-convex structure in which a plurality of circumferential grooves extending in the circumferential direction are arranged in an axial direction, and a first film containing ceramics formed on the concavo-convex surface of the concavo-convex structure,
상기 둘레 방향 홈의 홈 깊이를 a(μm), 상기 둘레 방향 홈의 홈 바닥으로부터 상기 제1의 피막의 표면까지의 거리를 b(μm)로 했을 때, 하기 식 (1)의 관계를 만족하는 것이다.When the groove depth of the circumferential groove is a (μm) and the distance from the groove bottom of the circumferential groove to the surface of the first film is b (μm), the relationship of the following formula (1) is satisfied will be.
1≤b/a≤4 (1) 1≤b/a≤4 (1)
이 구성에 의하면, 제1의 피막의 표면에, 요철 구조의 요철 형상을 반영한 요철이 형성되기 때문에, 그 요철에 의해서 방열성이 향상된다. 그 결과, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 전극의 방열성이 우수하기 때문에, 램프 점등 시의 전극 재료의 증발이 억제되어 장수명화된다.According to this configuration, since irregularities reflecting the concavo-convex shape of the concavo-convex structure are formed on the surface of the first film, heat dissipation is improved by the concavo-convexity. As a result, since the short arc discharge lamp of the present invention is excellent in heat dissipation of the electrode, evaporation of the electrode material at the time of lighting the lamp is suppressed and the life is increased.
본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 세라믹스는, 금속 산화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물, 금속 규화물, 및 금속 질화물 중 적어도 하나를 포함한다는 구성이어도 된다.In the short arc discharge lamp of the present invention, the ceramics may contain at least one of metal oxides, metal carbides, metal borides, metal silicides, and metal nitrides.
또, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 세라믹스는, 산화 지르코늄을 주성분으로 하는 것이라는 구성이어도 된다.Moreover, in the short arc type discharge lamp of this invention, the said ceramics may have a structure which has zirconium oxide as a main component.
또한, 본 명세서에 있어서, 「주성분」이란, 질량 기준으로 함유율이 최대가 되는 성분을 의미하는 용어로서 이용된다.In addition, in this specification, "main component" is used as a term meaning the component whose content rate is the largest on a mass basis.
이들 구성에 의하면, 제1의 피막은 고복사막으로서 우수한 방사성을 발휘할 수 있다.According to these configurations, the first coating film can exhibit excellent radioactivity as a high radiation film.
본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 한쪽의 전극은, 선단을 향함에 따라 외경이 작아지는 전극 전부(前部)를 갖고,In the short arc discharge lamp of the present invention, the one electrode has an electrode front portion whose outer diameter decreases toward the tip,
상기 전극 전부의 표면에는, 상기 세라믹스보다 고융점의 금속을 포함하는 제2의 피막이 형성되어 있다는 구성이어도 된다.A structure may be formed in which a second film containing a metal having a higher melting point than the ceramics is formed on the surface of all of the electrodes.
또, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 한쪽의 전극은, 선단을 향함에 따라 외경이 작아지는 전극 전부를 갖고,Further, in the short arc discharge lamp of the present invention, the one electrode has all of the electrodes whose outer diameter decreases toward the tip,
상기 전극 전부의 표면에는, 미세 홈 가공이 실시되어 있다는 구성이어도 된다.A configuration may be used in which fine groove processing is applied to the surface of all of the electrodes.
이들 구성에 의하면, 전극의 방열성을 더 높일 수 있다.According to these structures, the heat dissipation property of an electrode can be further improved.
도 1은, 본 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 쇼트 아크형 방전 램프의 II부 영역의 확대도이다.
도 3은, 도 2로 나타내는 III부 영역의 확대 단면도이다.
도 4는, 제1의 피막의 두께가 두꺼운 경우의 확대 단면도이다.
도 5는, 양극의 단면의 SEM상을 트레이스한 도면이다.
도 6은, 양극의 단면의 SEM상을 트레이스한 도면이다.
도 7은, 다른 실시형태에 따른 양극의 정면도이다.
도 8은, 다른 실시형태에 따른 양극의 정면도이다.1 is an explanatory diagram showing the configuration of a short arc type discharge lamp according to the present embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of a region II of the short arc type discharge lamp shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is an enlarged sectional view of the III portion region shown in FIG. 2 .
Fig. 4 is an enlarged sectional view in the case where the thickness of the first film is thick.
Fig. 5 is a traced SEM image of the cross section of the anode.
Fig. 6 is a traced SEM image of the cross section of the anode.
7 is a front view of an anode according to another embodiment.
8 is a front view of an anode according to another embodiment.
본 발명에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 각 도면은 모식적으로 도시된 것이며, 도면상의 치수비는 반드시 실제의 치수비와 일치하고 있지 않고, 각 도면 간에 있어서도 치수비는 반드시 일치하고 있지 않다.An embodiment of the short arc type discharge lamp according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, each drawing below is shown schematically, and the size ratio on a drawing does not always match the actual size ratio, and the size ratio does not always match between each drawing.
이하에 있어서, XYZ 좌표계를 적절히 참조하여 설명된다. 또, 본 명세서에 있어서, 방향을 표현할 때에, 양음의 방향을 구별하는 경우에는, 「+X방향」, 「-X방향」과 같이, 양음의 부호를 부여하여 기재된다. 또, 양음의 방향을 구별하지 않고 방향을 표현하는 경우에는, 단순히 「X방향」으로 기재된다. 즉, 본 명세서에 있어서, 단순히 「X방향」으로 기재되어 있는 경우에는, 「+X방향」과「-X방향」 쌍방이 포함된다. Y방향 및 Z방향에 대해서도 마찬가지이다.Below, it demonstrates with appropriate reference to the XYZ coordinate system. In addition, when expressing a direction in this specification, when distinguishing a positive/negative direction, a positive/negative sign is attached and described, such as "+X direction" and "-X direction". In the case of expressing a direction without distinguishing between positive and negative directions, it is simply described as "X direction". That is, in this specification, when it is simply described as "X direction", both "+X direction" and "-X direction" are included. The same applies to the Y-direction and the Z-direction.
도 1은, 본 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 구성을 나타내는 설명도이다. 쇼트 아크형 방전 램프(1)(이하, 「램프(1)」라고 한다)는, 발광관(2)과, 발광관(2)의 내부에 대향 배치된 양극(3) 및 음극(4)을 구비한다. 양극(3) 및 음극(4)은, 각각 리드봉(5)에 의해 지지되어 있다.1 is an explanatory diagram showing the configuration of a short arc type discharge lamp according to the present embodiment. A short arc discharge lamp 1 (hereinafter, referred to as “lamp 1”) includes a light emitting tube 2 and an
본 실시형태의 램프(1)는, 반도체 소자 또는 액정 표시 소자의 제조 공정에서 사용되는 노광 장치에 있어서 이용되는 대형의 램프이며, 예를 들면 정격 전력이 2kW~35kW이다.The lamp 1 of the present embodiment is a large-sized lamp used in an exposure apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor element or a liquid crystal display element, and has a rated power of 2 kW to 35 kW, for example.
발광관(2)은, 유리관의 중앙을 불룩하게 하여 형성된다. 발광관(2)은, X방향의 양단으로부터, 각각 중앙을 향함에 따라, 그 내경이 커지는 유리관의 영역이다. 발광관(2)의 외형은, 구체 또는 타원 구체이다.The light emitting tube 2 is formed by bulging the center of a glass tube. The light emitting tube 2 is a region of a glass tube whose inner diameter increases from both ends in the X direction toward the center. The outer shape of the light emitting tube 2 is a sphere or an elliptical sphere.
발광관(2)은, 발광관(2)의 X방향의 양단으로부터 각각 반대 방향으로 연속하여 연장되는 한 쌍의 봉지관부(21)를 갖는다. 발광관(2)은, 봉지관부(21)와 더불어 예를 들면 석영 유리에 의해 일체로서 형성된다. 한 쌍의 봉지관부(21)가 각각 갖는 중심축은 서로 겹치며, 도 1의 축(X1)으로 나타내어진다.The light emitting tube 2 has a pair of sealed
발광관(2)의 내부에는, 발광 공간(S1)이 형성된다. 발광 공간(S1)에는, 수은 등의 발광 물질이 봉입되어 있다.Inside the light-emitting tube 2, a light-emitting space S1 is formed. A light emitting material such as mercury is sealed in the light emitting space S1.
발광관(2)의 내부에는, 양극(3) 및 음극(4)이 X방향으로 서로 대향하여 배치되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 쇼트 아크형 방전 램프란, 양극(3)과 음극(4)이 40mm 이하의 간격(열팽창을 하고 있지 않은 상온 시의 값)을 두고, 서로 대향 배치되는 방전 램프이다. 본 실시형태에 있어서, 양극(3)의 재질은 텅스텐, 음극(4)의 재질은 토륨 텅스텐이다.Inside the light emitting tube 2, an
리드봉(5)은, 양극(3) 및 음극(4)에 접속되고, 봉지관부(21) 내에서 X방향으로 연장된다. 양극(3) 및 음극(4)은, 리드봉(5)의 선단에 고정되어 있다. 리드봉(5)의 중심축은, 축(X1)과 겹치면 된다. 리드봉(5)에는, 고융점 금속, 예를 들면 텅스텐을 포함하는 재료가 사용된다.The
꼭지쇠(8)는, 봉지관부(21)의 양극(3) 및 음극(4)으로부터 멀어지는 측을 덮는다. 꼭지쇠(8)는, 리드봉(5)에 전기적으로 접속된다.The
도 2는, 도 1에 나타내는 램프(1)의 II부 영역의 확대도이다. 양극(3)의 표면의 일부에는, 세라믹스를 포함하는 제1의 피막(6)이 형성되어 있다.FIG. 2 is an enlarged view of a region II of the lamp 1 shown in FIG. 1 . On a part of the surface of the
양극(3)은, 축(X1)을 중심으로 한 원기둥 형상의 본체부(3a)와, 선단을 향함에 따라(음극(4)을 향함에 따라) 외경이 작아지는 전극 전부(3b)를 갖는다. 제1의 피막(6)은, 본체부(3a)의 원통 형상의 외주면에 형성되어 있다.The
제1의 피막(6)의 재료로서는, 융점, 증기압, 방사율, 열팽창율 등이 중요해진다. 양극(3)의 온도를 내리기 위해서는, 제1의 피막(6)은, 방열량이 많아지도록 방사율이 높은 재료로 구성되는 것이 바람직하다.As the material of the
제1의 피막(6)은, 세라믹스를 포함한다. 이 세라믹스는, 금속 산화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물, 금속 규화물, 및 금속 질화물 중 적어도 하나를 포함한다. 제1의 피막(6)의 재료는, 융점이 2000℃ 이상인 재료를 적절히 사용할 수 있으며, 예를 들면 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 지르코늄(ZrO2), 탄화 지르코늄(ZrC), 붕화 지르코늄(ZrB2), 규화 탄탈럼(TaSi2), 질화 지르코늄(ZrN)을 들 수 있다.The
도 3은, 도 2로 나타내는 III부 영역의 확대 단면도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 양극(3)의 본체부(3a)의 외주면에는, 요철 구조(30)가 형성되어 있다. 요철 구조(30)는, 본체부(3a)의 둘레 방향으로 연장되는 둘레 방향 홈(31)이 축 방향(X방향)으로 복수 늘어놓아져 구성된다. 이러한 둘레 방향 홈(31)은, 예를 들면, 선반 가공에 의해 형성할 수 있다. 또한, 선반 가공에 의해 둘레 방향 홈(31)을 형성하는 경우, 1주분의 둘레 방향 홈(31)이 축 방향으로 독립적으로 복수 늘어놓아지도록 해도 되고, 또 복수의 둘레 방향 홈(31)이 나선 형상으로 연속하여, 전체적으로 하나의 나선 홈이 되도록 해도 된다.FIG. 3 is an enlarged sectional view of the III portion region shown in FIG. 2 . As shown in FIG. 3 , a concave-
요철 구조(30)의 요철 표면에는, 제1의 피막(6)이 형성되어 있다. 제1의 피막(6)의 표면(6a)은, 요철 구조(30)의 요철 형상을 반영한 요철이 형성되어 있다. 제1의 피막(6)의 표면(6a)에, 요철 구조(30)의 요철 형상을 반영한 요철이 형성되어 있음으로써, 그 요철에 의해서 방열성이 향상된다.On the concave-convex surface of the concavo-
제1의 피막(6)의 표면(6a)에 나타나는 요철은, 제1의 피막(6)의 두께를 제어함으로써 형성될 수 있다. 도 4는, 도 3보다 두꺼운 제1의 피막(6)을 형성한 경우의 확대 단면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1의 피막(6)의 두께가 두꺼운 경우, 표면(6a)에는 요철 구조(30)의 요철 형상을 반영한 요철이 형성되지 않거나, 또는 형성되어도 요철이 작다.The irregularities appearing on the
발명자는, 예의 연구에 의해, 제1의 피막(6)의 표면(6a)에, 양극(3)의 표면에 형성되어 있는 요철 구조(30)의 요철 형상을 반영한 요철을 형성하기 위해서는, 둘레 방향 홈(31)의 홈 깊이를 a(μm), 둘레 방향 홈(31)의 홈 바닥(311)으로부터 제1의 피막(6)의 표면(6a)까지의 거리를 b(μm)로 했을 때, 1≤b/a≤4의 관계를 만족하도록, 제1의 피막(6)의 두께를 조정할 필요가 있는 것을 발견했다. 또한, 거리 b는, 둘레 방향 홈(31)의 홈 바닥(311)에 있어서의 제1의 피막(6)의 두께라고도 말할 수 있다.In order to form irregularities reflecting the concavo-convex shape of the concavo-
b/a가 1보다 작은 경우, 제1의 피막(6)의 두께가 너무 얇아서 요철 구조(30)의 튀어나온 부분(山)이 노출될 우려가 있다. 한편, b/a가 4보다 큰 경우, 제1의 피막(6)의 두께가 너무 두꺼워서, 제1의 피막(6)의 표면(6a)에, 요철 구조(30)의 요철 형상을 반영한 요철이 형성되지 않거나, 형성되어 있어도 요철이 작아, 방열성을 높이는 효과를 별로 얻을 수 없다.When b/a is less than 1, the thickness of the
둘레 방향 홈(31)의 홈 깊이 a는, 예를 들면 10μm~100μm가 바람직하다. 홈 깊이 a가 10μm보다 작으면, 제1의 피막(6)의 표면(6a)에 요철이 형성되기 어렵다. 또, 홈 깊이 a가 100μm보다 크면, 제1의 피막(6)을 둘레 방향 홈(31) 내에 형성하기 어렵다.The groove depth a of the
표면(6a)의 요철은, 고저차가 5μm 이상이며, 바람직하게는 10μm 이상이다. 고저차가 5μm보다 작으면 방열성을 높이는 효과를 얻기 어렵다.The unevenness of the
제1의 피막(6)의 두께는, 예를 들면, 10μm 이상인 것이 바람직하다. 피막(6)의 두께가 얇으면 충분한 방사율을 얻을 수 없다. 또, 표면(6a)에 요철을 적절히 형성하기 위해서는, 제1의 피막(6)의 두께는, 100μm 이하가 바람직하고, 30μm 이하가 보다 바람직하다.It is preferable that the thickness of the 1st membrane|film|
제1의 피막(6)의 형성은, 예를 들면, 피막(6)을 구성하는 재료의 입자(예를 들면, 입경 10μm 이하의 산화 지르코늄의 입자)를 용매(예를 들면, 니트로셀룰로오스와 아세트산 부틸로 이루어지는 용매)에 분산시키고, 이것을 양극(3)의 본체부(3a)의 외주면에 붓으로 도포하고, 150℃에서 30분간 건조한 후, 진공 분위기 중에서 1900℃, 120분의 열처리를 행함으로써 행해진다.Formation of the
도 5 및 도 6은, 양극(3)의 단면의 SEM상을 트레이스한 도면이다. 이러한 양극(3)의 단면의 SEM상은, 처음에 그라인더(칼날)로 양극(3)에 절개선을 넣고, 절개선을 넣은 개소를 기점으로 양극(3)을 파단하고, 그 파단면을 주사 전자현미경(SEM)으로 관찰하여 얻을 수 있다. 제1의 피막(6)의 두께는, SEM에 부속되는 계측 소프트웨어에 의해 측정할 수 있다.5 and 6 are diagrams obtained by tracing SEM images of the cross section of the
도 5는, 둘레 방향 홈(31)의 홈 깊이 a를 30μm로 하고, 둘레 방향 홈(31)의 홈 바닥(311)으로부터 제1의 피막(6)의 표면(6a)까지의 거리 b를 50μm로 했을 때, 즉 b/a가 약 1.66일 때의 SEM 화상을 트레이스한 것이다. 도 6은, 둘레 방향 홈(31)의 홈 깊이 a를 30μm로 하고, 둘레 방향 홈(31)의 홈 바닥(311)으로부터 제1의 피막(6)의 표면(6a)까지의 거리 b를 150μm로 했을 때, 즉 b/a가 5일 때의 SEM 화상을 트레이스한 것이다. 도 5에 나타내는 예에서는, 제1의 피막(6)의 표면(6a)에, 요철 구조(30)의 요철 형상을 반영한 요철이 형성되어 있다. 한편, 도 6에 나타내는 예에서는, 제1의 피막(6)의 표면(6a)에, 요철 구조(30)의 요철 형상을 반영한 요철이 거의 형성되어 있지 않다.5, the groove depth a of the
양극(3)의 전극 전부(3b)는, 선단을 향함에 따라 외경이 작아지는 형상이면 되고, 도 2에 나타내는 바와 같은, 선단을 향함에 따라 외경이 일정한 비율로 작아지는 원뿔대 형상이 아니어도 된다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 전극 전부(3b)의 외주면이, 선단을 향함에 따라 외경이 작아지는 비율이 변화하여 곡선이 되는 단면 형상을 갖도록 구성되어도 된다.All
전극 전부(3b)의 표면에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 세라믹스보다 고융점의 금속을 포함하는 제2의 피막(7)이 형성되어 있어도 된다. 세라믹스보다 고융점의 금속을 포함하는 제2의 피막(7)은, 세라믹스보다 내열성이 높기 때문에, 램프 점등 시에 박리될 우려가 없다. 이 제2의 피막(7)을 형성함으로써, 방열성을 더 높일 수 있다.As shown in Fig. 8, a
세라믹스보다 고융점의 금속이란, 예를 들면 텅스텐이다. 제2의 피막(7)의 형성은, 예를 들면, 텅스텐의 입자를 용매에 분산시키고, 이것을 양극(3)의 전극 전부(3b)의 외주면에 붓으로 도포하여, 소결함으로써 행해진다.A metal having a higher melting point than ceramics is, for example, tungsten. The formation of the
또, 전극 전부(3b)의 표면에는, 제2의 피막(7)을 형성하는 대신에, 미세 홈 가공이 실시되어 있어도 된다. 미세 홈 가공을 실시함으로써, 방열성을 더 높일 수 있다. 미세 홈 가공은, 레이저 가공기에 의해 행할 수 있다. 미세 홈은, 예를 들면, 깊이가 650μm, 피치가 195μm로 형성된다.Further, instead of forming the
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면에 의거하여 설명했는데, 구체적인 구성은, 이들 실시형태에 한정되는 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명뿐만 아니라 특허 청구의 범위에 의해서 나타내어지고, 또한 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.As mentioned above, although the embodiment of this invention was demonstrated based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is shown by not only the description of the embodiment described above but also the scope of the claims, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
상기의 각 실시형태에서 채용하고 있는 구조를 다른 임의의 실시형태에 채용하는 것은 가능하다. 각 부의 구체적인 구성은, 상기한 실시형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다. 또한, 하기하는 각종 변경예에 따른 구성이나 방법 등을 임의로 하나 또는 복수 선택하여, 상기한 실시형태에 따른 구성이나 방법 등에 채용해도 된다.It is possible to employ the structure employed in each of the above embodiments to other arbitrary embodiments. The specific structure of each part is not limited only to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. In addition, you may arbitrarily select one or more configurations, methods, etc. according to various examples of modifications described below, and employ the configurations, methods, or the like according to the above-described embodiments.
상기의 실시형태에서는, 양극(3)의 외주면에만 제1의 피막(6)이 형성되어 있지만, 음극(4)의 외주면에도 제1의 피막(6)을 형성해도 되고, 양극(3)의 외주면에 제1의 피막(6)을 형성하지 않고 음극(4)의 외주면에만 제1의 피막(6)을 형성해도 무방하다.In the above embodiment, the
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 구성과 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments and the like specifically illustrating the configuration and effects of the present invention will be described.
둘레 방향 홈(31)의 홈 깊이(a)와, 제1의 피막(6)의 두께(b)를 표 1과 같이 바꾼 복수의 양극(3)을 작성했다. 둘레 방향 홈(31)은, 선반 가공에 의해 형성했다. 둘레 방향 홈(31)의 홈 깊이는, 선반 가공의 가공 조건을 바꿈으로써 조정할 수 있다. 또, 제1의 피막(6)의 형성은, 다음과 같이 하여 행했다. 입경 10μm 이하의 산화 지르코늄의 입자를 니트로셀룰로오스와 아세트산 부틸로 이루어지는 용매에 첨가하여 잘 혼합한 후, 양극(3)의 외주면에 붓으로 도포했다. 그리고, 150℃에서 30분간 건조한 후, 진공 분위기 중에서 1900℃, 120분의 열처리를 행했다. 제1의 피막(6)의 두께는, 산화 지르코늄의 입자를 분산시키는 용매의 점도를 바꿈으로써 조정할 수 있다.A plurality of
사양을 바꾸어 작성한 양극(3)을 장착한 램프를, 정격의 2kW(전압 25V, 전류 80A)로 500시간 점등시켰을 때의 조도 유지율을 평가했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.The luminance retention rate when the lamp equipped with the
또한, 조도 유지율은, 우선, 파장 365nm에 감도를 갖는 포토 디텍터로 점등 개시 시의 조도를 측정하고, 다음으로, 정격 전력으로 500시간 연속 점등 후의 조도를 측정하여, 초기 조도와의 비를 산출함으로써 구했다.In addition, the illuminance retention rate is determined by first measuring the illuminance at the start of lighting with a photodetector sensitive to a wavelength of 365 nm, then measuring the illuminance after continuous lighting for 500 hours at rated power, and calculating the ratio with the initial illuminance. Saved.
또, 시험한 각 램프에 공통되는 사양은 이하와 같다.In addition, specifications common to each lamp tested are as follows.
[발광관][light tube]
재질 : 석영 유리, 전체 길이 : 70mm Material: Quartz Glass, Overall Length: 70mm
최대 직경 : φ55mmMaximum diameter: φ55mm
봉입물 : 수은 2.5mg/ccEnclosure: Mercury 2.5mg/cc
전극 간 거리 : 5mmDistance between electrodes: 5mm
[양극][anode]
재질 : 텅스텐Material: Tungsten
길이 : 30mmLength: 30mm
본체부의 직경 : φ20mmDiameter of main body: φ20mm
[음극][cathode]
재질 : 토륨 텅스텐Material: Thorium Tungsten
길이 : 20mmLength: 20mm
본체부의 직경 : φ6mm Diameter of main body: φ6mm
표 1에 나타내는 바와 같이, b/a가 0.8 및 5일 때는, a의 값에 관계없이, 500시간 점등 후의 조도 유지율이 80% 미만이 되었다. 한편, b/a가 1 내지 4일 때는, a의 값에 관계없이, 80%를 초과하는 조도 유지율이 되었다.As shown in Table 1, when b/a was 0.8 and 5, the illuminance retention rate after lighting for 500 hours was less than 80% regardless of the value of a. On the other hand, when b/a was 1 to 4, the illuminance retention rate exceeded 80% regardless of the value of a.
b/a가 1 내지 4가 되는 범위에서는, 양극(3)의 방열성이 높고, 전극 재료의 증발량이 저감되기 때문에 높은 조도 유지율이 실현된다. 또, b/a가 1 내지 2인 범위에서는 그 효과가 보다 크다(90% 이상).When b/a is in the range of 1 to 4, the
1: 쇼트 아크형 방전 램프(램프)
2: 발광관
3: 양극
3a: 본체부
3b: 전극 전부(前部)
4: 음극
6: 제1의 피막
6a: 제1의 피막의 표면
7: 제2의 피막
30: 요철 구조
31: 둘레 방향 홈
311: 둘레 방향 홈의 홈 바닥
a: 둘레 방향 홈의 홈 깊이
b: 둘레 방향 홈의 홈 바닥으로부터 제1의 피막의 표면까지의 거리1: short arc type discharge lamp (lamp) 2: luminous tube
3:
3b: front electrode 4: cathode
6:
7: second film 30: uneven structure
31: circumferential groove 311: groove bottom of the circumferential groove
a: groove depth of the circumferential groove
b: Distance from the groove bottom of the circumferential groove to the surface of the first film
Claims (5)
상기 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽의 전극은, 원통 형상의 외주면을 갖고,
상기 외주면은, 둘레 방향으로 연장되는 둘레 방향 홈이 축 방향으로 복수 늘어놓아진 요철 구조와, 상기 요철 구조의 요철 표면에 형성된 세라믹스를 포함하는 제1의 피막을 갖고,
상기 둘레 방향 홈의 홈 깊이를 a(μm), 상기 둘레 방향 홈의 홈 바닥으로부터 상기 제1의 피막의 표면까지의 거리를 b(μm)로 했을 때, 하기 식 (1)의 관계를 만족하는, 쇼트 아크형 방전 램프.
1≤b/a≤4 (1)A light emitting tube and a pair of electrodes disposed facing each other inside the light emitting tube,
At least one electrode of the pair of electrodes has a cylindrical outer peripheral surface,
The outer peripheral surface has a concavo-convex structure in which a plurality of circumferential grooves extending in the circumferential direction are arranged in an axial direction, and a first film containing ceramics formed on the concavo-convex surface of the concavo-convex structure,
When the groove depth of the circumferential groove is a (μm) and the distance from the groove bottom of the circumferential groove to the surface of the first film is b (μm), the relationship of the following formula (1) is satisfied , short-arc discharge lamps.
1≤b/a≤4 (1)
상기 세라믹스는, 금속 산화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물, 금속 규화물, 및 금속 질화물 중 적어도 하나를 포함하는, 쇼트 아크형 방전 램프.The method of claim 1,
The ceramics include at least one of metal oxides, metal carbides, metal borides, metal silicides, and metal nitrides.
상기 세라믹스는, 산화 지르코늄을 주성분으로 하는 것인, 쇼트 아크형 방전 램프.The method of claim 1,
The short arc type discharge lamp in which the said ceramics has zirconium oxide as a main component.
상기 한쪽의 전극은, 선단을 향함에 따라 외경이 작아지는 전극 전부(前部)를 갖고,
상기 전극 전부의 표면에는, 상기 세라믹스보다 고융점의 금속을 포함하는 제2의 피막이 형성되어 있는, 쇼트 아크형 방전 램프.The method of claim 1,
The one electrode has an electrode front portion whose outer diameter decreases toward the tip,
The short arc type discharge lamp, wherein a second film containing a metal having a higher melting point than the ceramics is formed on the surface of all of the electrodes.
상기 한쪽의 전극은, 선단을 향함에 따라 외경이 작아지는 전극 전부를 갖고,
상기 전극 전부의 표면에는, 미세 홈 가공이 실시되어 있는, 쇼트 아크형 방전 램프.The method of claim 1,
The one electrode has all electrodes whose outer diameter decreases toward the tip,
A short arc type discharge lamp in which fine groove processing is applied to the surface of all of the electrodes.
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