200529276 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 此發明是關於短弧型放電燈泡。特別是有關，對於半 導體或液晶基板的曝光用等所使用的放射紫外線的大型高 輸入燈泡，具有分隔放電空間及外部密封部的構造的短弧 型放電燈泡。
【先前技術】
以往，所使用於半導體或液晶基板的曝光用的短弧型 放電燈泡的點燈時，爲了保持高點燈壓力並確保放電空間 內及該燈泡外部的氣密性的目的，是採用將鉬等的金屬箔 與玻璃封合的密封方法。在第5圖是顯示使用金屬箔密封 的箔密封型的短弧型放電燈泡。該短弧型放電燈泡5 1，是 由閥部5 2、及從該閥部5 2的兩端突出的枝管部5 3所構成。 且，在該閥部5 2的內部使陽極5 4及陰極5 5相面對配置。進 一步，該閥部52是在形成放電空間的該閥部52的內部封入 例如氙氣約1氣壓程度作爲稀有氣體，並封入水銀例如 1 m g / m m 3乃至1 0 m g / m m 3程度作爲發光物質。該陽極5 4，該 陰極55 ’是與內部導棒56a或是56b的一端連接。該陽極 5 4側的該內部導棒56a的另一端是插入由石英玻璃組成的 管狀體5 7並與墊片狀的金屬體5 8電連接，構成安裝部6 4的 一部分。 該安裝部64 ’是由：該內部導棒56a、保持該內部導 棒56a的管狀體57、電連接於該內部導棒56a的金屬體5$ -4- 200529276 (2) 、連接於該金屬體5 8的金屬箔部5 9、該金屬箔部5 9是配置 於外周面上的閉塞體6 0、配置於該閉塞體6 0的反放電空間 側的端部並與該金屬泊部5 9電連接的弟2金屬體6 1、連接 於該第2金屬體6 1從外部供電可能的外部導棒6 3、保持該 外部導棒6 3的第2管狀體6 2，所構成。該安裝部6 4，是插 入該枝管部5 3，藉由配置於該安裝部6 4中的該金屬箔部5 9 封合該枝管部5 3。且’對於該安裝部6 4的周方向的該金屬 箔部5 9彼此的間隙部分6 〇 a中’該閉塞體6 0及該枝管部5 3 是藉由在各界面熔融而封合。如此使用金屬箔密封的技術 是揭示於例如專利3 3 7 9 4 3 8號。且，在第5圖所示的該陽極 5 4側的該枝管部5 3、及該陰極5 5側的該枝管部5 3，因爲是 同一的結構，所以在此省略該陰極5 5例的說明。 但是，對於如第5圖所示的短弧型放電燈泡5 1，市場 上是期望··提高半導體處理時的處理量，或提高以液晶基 板或濾色器爲對象的大面積照射時的處理能力。對於這些 的需求，現狀是藉由將朝該短弧型放電燈泡5 1的投入電力 加以提高來對應。 但是，隨著提高投入電力的高輸入化，不只是閥部5 2 或枝管部5 3大型化，因該陽極5 4、該陰極5 5本身的大型化 ，使電極部的重量變很重，而有製造時的處理困難的問題 產生。具體的例，是在輸入電力1 2KW，該閥部52的大小 是需要外徑爲1 2 0 m m，長度爲1 6 0 m m程度，該陽極5 4是需 要外徑爲3 0 m m，長度爲6 0 m m，重量是需要約1 K g程度。 且’因高輸入化，所以點燈時的燈泡電流也大電流化，需 200529276 (3) 要增加配置於前述安裝部6 4的閉塞體6 0的外周方向的金屬 箔的枚數來對應高電流。密封這種安裝部6 4的情況時，爲 了前述的重量重的電極等而會有在密封後的金屬箔部5 9形 成皺折或箔本身切斷的問題發生。且，在該燈泡的點燈中 因該閥部5 2內的壓力很高，所以隨著該電極的大型化，在 閥部5 2及枝管部5 3之間也有應力集中。在此情況，因也與 該金屬箔部5 9的皺折等重疊，所以有枝管部5 3曲折的問題 發生。進一步，爲了對應高電流而增加金屬箔的枚數的話 ，配置於該閉塞體6 0的外周方向的金屬箔間的間隙是變得 很小，而有製造時的處理更困難的問題產生。 [專利文獻1 ]日本專利3 3 7 9 4 3 8號 [發明內容】 (本發明所欲解決的課題） 此發明所欲解決的課題，是提供一種大型的短弧型放 電燈泡，特別是輸入電力是在1 〇 K W以上的短弧型放電燈 泡，箔密封部不會切斷等，且，放電空間及外部的氣密可 充分確保的密封部構造。進一步，提供一種可抑制在燈泡 點燈時發生在閥部及枝管部之間的應力’並不會引起枝管 部的曲折等的問題的短弧型放電燈泡。且’提供一種即使 輸入電力是1 0KW以上的大型的短弧型放電燈泡’製造時 的處理也容易的短弧型放電燈泡。 (用以解決課題的手段） -6- 200529276 (4) 本發明的短弧型放電燈泡，是具有形成放電空間的閥 部、及突出於該閥部的兩端的枝管部，在該閥部內使一對 的電極相面對配置，在該枝管部中，設有由：連接於該電 極的內部導棒、保持該內部導棒的管狀體、電連接該內部 導棒的金屬體、連接於該金屬體的金屬箔部、該金屬箔部 是配置於外周面上的閉塞體、配置於該閉塞體的端部側並 與該金屬箔部電連接的第2金屬體、連接於該第2金屬體並 從外部供電可能的外部導棒，所構成的安裝部的短弧型放 電燈泡，其特徵爲：將該金屬箔部封合在具有比該安裝部 的外徑大的內徑的密封用玻璃體的密封體，是配置於該枝 管部內，將該枝管部及該密封體熔接在一起。 且，從保持配置於前述密封體的導棒側的該內部導棒 用的該管狀體的端部至設在該密封體的外表面的該密封用 玻璃體的放電空間側的端部爲止的距離爲a，該密封用玻 璃體的徑方向的玻璃板厚爲b，構成該枝管部的玻璃管的 徑方向的玻璃板厚爲d時，滿足a/b>2，且，b/d<l的關係 (發明之效果） 依據本發明的短弧型放電燈泡，將該金屬箔部封合於 具有比該安裝部的外徑大的內徑的密封用玻璃體的密封體 ，是具有配置於該枝管部內，將該枝管部及該密封體熔接 在一起的構造。依據該構造，就可以消解：在製造時等在 該金屬箔產生了皺折、若朝該金屬箔部施加很大的應力的 200529276 (5) 話就會使該金屬箔切斷的問題。且，藉由將該金屬箔事先 封合於密封用玻璃體就可確保該金屬箔部的氣密性。進一 步，藉由將該密封體封合於枝管部，即使電極部變大型， 重量變非常重，也具有可以容易形成封合部的效果。 且，加上前述的結構，保持配置於前述密封體的內部 導棒側的該內部導棒的該管狀體的端部至設在該密封體的 外表面的該密封用玻璃體的放電空間側的端部爲止的距離 爲a，該密封用玻璃體的徑方向的玻璃板厚爲b，構成該 枝管部的玻璃管的徑方向的玻璃板厚爲d時，藉由滿足 a/b>2，且b/d<l的關係，就可抑制發生在該密封部的應力 較小。由此，該短弧型放電燈泡即使是成爲輸入電力 1 OkW以上的大型，因電極的重量所以可抑制該枝管部曲 折等的破損。進一步，在點燈時即使閥部內的壓力很高， 也具有不會引起枝管部曲折等的問題的效果。 【實施方式】 本發明的短弧型放電燈泡，是在突出於閥部的兩端的 枝管部的內部，將藉由石英玻璃覆蓋安裝部的外周的密封 體熔接在一起。且，將電極等接合：藉由密封用玻璃體密 封安裝部所製作的該密封體，將其插入該枝管部，將石英 玻璃所覆蓋的該密封體的外周面、及由玻璃體所構成的該 枝管部的管內壁熔接在一起。進一步，藉由該密封體的板 厚及該枝管部的板厚及該密封體的端部的長度，形成耐應 力性高的構造的短弧型放電燈泡。在以下實施例顯示具體 -8- 200529276 (6) 結構。 [實施例】] 本發明的第1實施例，是如第1圖所不的密封邰的擴大 圖的槪略剖面圖。本發明的短弧型放電燈泡1是由從閥部2 突出的枝管部3所構成。且，內部導棒6是貫通管狀體7， 在該導棒6的端部6 a側配置金屬體8而與該導棒6熔接在一 起。金屬箔9是連接該金屬體8，該金屬箔9是配置於閉塞 體1 0的外周。且，在第1圖中，金屬箔9的實際的厚度尺寸 是例如2 0 // m程度。在該金屬箔9的另一端側，第2金屬體 1 1是與該金屬箔9連接。進一步，外部導棒1 3是連接該第2 金屬體1 1。且，該外部導棒1 3是貫通由石英玻璃所構成的 第2管狀體]2。進一步，由該內部導棒6、該管狀體7、該 金屬體8、該金屬箔9、該閉塞體1 0、第2金屬體1 1、第2管 狀體1 2、外部導棒1 3構成安裝部1 4。在該安裝部1 4的外周 配置有密封用玻璃體1 5且形成金屬箔9的部分及密封被密 封體1 6。該密封體]6是插入該枝管部3並將該枝管部3的管 內壁及該密封體I 6的外周面熔接在一起。且，在第1圖中 密封用玻璃體1 5的形狀雖顯示略圓筒形，但在是該密封用 玻璃體1 5的內徑側端部設成朝外徑側變廣的錐面等的形狀 也可以。 且，構成該枝管部3的玻璃體的板厚爲d，該密封用 玻璃體1 5的板厚爲b，從該密封體1 6的該閥2側的端部至 該管狀體7的該閥2側的端部爲止的距離爲a。此情況，在 -9- 200529276 (7) 該密封體1 6的該閥2側的端及該枝管部3側的端部’是存在 該短弧型放電燈泡1的點燈中應力最集中的點c。該應力 集中的點c與前述a，b，c各値的關係是如第2圖及第3圖 所示。 第2圖，是由應力解析模擬所求得的結果，在閥2的內 壓爲3MPa的壓力條件下計算的結果。在縱軸中，在點c 在該短弧型放電燈泡1的點燈中所發生的應力’在橫軸中 是將從該密封體1 6的該閥2側的端部至該管狀體7的g亥閥2 側的端部爲止的距離a，除以該密封用玻璃體1 5的板厚b 的値a/b，具體上是顯示，當某板厚b時a的長度可到那 一程度。且’各a/b的點c的應力’當從該密封體1 6的該 閥2側的端部至該管狀體7的該閥2側的端部爲止的距離 a= 0，即當該密封體1 6的該閥2側的端部及該管狀體7的該 閥2側的端部是同一面時的點c所發生的應力爲1 0 0的情況 時的應力加以規格化。第2圖是顯不，b的値爲1 · 5、2及3 的情況時的a/b的各値所發生的應力。對於全部的b ’在 a/b>2中各b是成爲幾乎穩定的應力的値，任一的値皆比 a / b = 〇的情況小。即，a / b〉2的軔圍的話’可以降低在點 c 的應力。且，擬似的確認實驗中’是製作與模擬時所使用 的同形狀的短弧型放電燈泡’進行耐壓試驗。其結果’與 相當於a / b = 0的燈泡相比’相當於a /b > 2的燈泡可耐較闻 的壓力’這是因爲在a / b > 2的條丨牛下'朝點c的應力集中發 生較少。 接著的第3圖，由應力解析模擬所產生的計算結果’ -10- 200529276 (8) 是在閥2的內壓爲3 MPa的壓力條件下計算出來的。在該第 3圖中，在縱軸顯示：構成該密封用玻璃體1 5的板厚b及 該枝管部3的玻璃體的板厚d爲相等的情況時在點c所發 生的應力爲1 〇 〇並加以規格化的應力，橫軸是顯示b / d的 値。依據第3圖，b/d= 1的情況時，即與b及d的厚度是等 同的情況相比，該密封用玻璃體1 5的板厚b變厚的話，會 有所發生的應力也會變高的傾向。相反地，在b / d < 1的情 況時是有比所發生的應力是b / d = 1的情況低的傾向。且， 與第2圖的情況同樣進行擬似的確認實驗，製作與模擬時 所使用的同形狀的短弧型放電燈泡，進行耐壓試驗。其結 果，與相當於 b/d=l的燈泡相比，相當於 b/d<l的燈泡可 耐較高壓力，這是因爲在b/d<l的條件下朝點c的應力集 中發生較少。 藉由前述第2圖及前述第3圖所示的傾向，在 a/b>2， 且，b/d< 1的情況中，特別是具有可以降低在應力集中的 點c所發生的應力的優點。具體上，從該密封體1 6的該閥 2側的端部至該管狀體7的該閥2側的端部爲止距離a爲 8 m m，密封用玻璃體1 5的板厚b爲2 m m，構成該枝管部3 的玻璃體的板厚d爲3 . 5 m m。此情況，a/ b的値是4，b / d 的値是〇 . 5 7。枝管部3的徑爲Φ 3 2 m m，長度爲6 5 m m。 具有前述的結構的實施例，是例如輸入電力爲1 2 k W ，陽極的大小是長度爲6 0 m m，外徑3 0爲m m，重量約爲 1 Kg，閥部的徑爲1 20mm，閥的長度爲1 60mm ’將氙氣1氣 壓封入閥部作爲稀有氣體，將水銀量8 m g/m m 3封入該閥部 -11 - 200529276 (9) 內，來製作·點燈短弧型放電燈泡，但是未發生枝管部的 曲折等的問題。且，輸入電力是在]〇kW以上的短弧放電 燈泡中，藉由該結構，可抑制應力的發生，可以消解枝管 的曲折等的問題。這是因爲，點燈時的閥部內的壓力，是 藉由稀有氣體或水銀量變大的情況也同等。例如，使用於 半導體曝光用或液晶基板的處理用的短弧放電燈泡中，封 入該閥部的稀有氣體的壓力是〇 . 1氣壓乃至5氣壓，封入該 閥部內的水銀量是lmg/mm3乃至10mg/mm3，對於這些可以 期待同樣的效果。 接著，供製作具有本發明的結構的短弧放電燈泡用的 密封過程的一例顯示於第4圖。藉由第4圖的 a)至 g)的各 過程，構成本發明的密封部。在a)的過程中，是顯示安裝 部的結構的圖。由石英玻璃構成的管狀體7是插入內部導 棒6。且，金屬箔9是連接：被熔接於該內部導棒6的墊片 狀的金屬體8。該內部導棒6的一端是插入由石英玻璃構成 的閉塞體1 〇的一端。外部導棒1 3是插入該閉塞體1 0的另一 端。第2金屬體1 1是熔接於該外部導棒1 3，前述金屬箔9的 另一端是連接於該第2金屬體。該金屬箔9是等間隔配置於 該閉塞體1 〇的外周面。且，第2管狀體1 2是插入該外部導 棒13。在b)的過程中，在a)所組裝成的安裝部14是插入 密封用玻璃體1 5內。在c)的過程中，是藉由加熱該密封用 玻璃體1 5來箔密封該安裝部1 4的該金屬箔9。由此該內部 導棒6及外部導棒1 3是在保持氣密的狀態下通電可能。在 d )的過程中，是切斷該密封用玻璃體]5的兩端。在此過程 -12- 200529276 (10) 中是規定該閉塞體1 〇至該密封用玻璃體的端部爲止的距離 也就是a的尺寸。由此構成密封體1 6。在e)的過程中，在 從該密封體1 6突出的該內部導棒6的先端是連接陽極44、 或是陰極45。在f)的過程中，是將在e)製作的附電極的密 封體1 6插入從閥部2突出的枝管部3。在g)的過程中，是 藉由加熱該枝管部3將已插入的該密封體1 6的外周面及該 枝管部的管內壁熔接在一起。藉由該過程構成本發明的密 封部。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示本發明的短弧型放電燈泡的密封部的結構 的槪略剖面圖。 第2圖顯示本發明的效果的圖。 第3圖顯示本發明的效果的圖。 第4圖顯示本發明的短弧型放電燈泡的製造過程的槪 念圖。 第5圖習知的短弧型放電燈泡的構造的槪念圖。 【主要元件符號說明】 1 :短弧型放電燈泡 2 :閥部 3 :枝管部 6 :內部導棒 6 a :端部 -13 - 200529276 (11) 7 :管狀體 8 :金屬體 9 :金屬箔
1 〇 :閉塞體 1 1 :金屬體 1 2 :管狀體 1 3 :外部導棒 1 4 :安裝部 1 5 :密封用玻璃體 1 6 :密封體 4 4 :陽極 4 5 :陰極 5 1 :短弧型放電燈泡 5 2 :閥部
5 3 :枝管部 5 4 .陽極 5 5 :陰極 5 6 a :內部導棒 5 6 b :內部導棒 5 7 :管狀體 5 S :金屬體 5 9 :金屬箔部 6 0 :閉塞體 6 0 a :間隙部分 -14 - 200529276 (12) 6 l :金屬體 6 2 :管狀體 6 3 :外部導棒 6 4 :安裝部
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