TW385478B - Short arc discharge lamp - Google Patents

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A 7 B7 五、發明説明（I ) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關短弧先型水銀燈。尤其，有關製造半導 體元件，液晶顯不兀，件’印刷電路板等做爲曝光用之光源 所使用之短弧光型水銀燈。 【先行技術】 於半導體元件或液晶顯示裝置等之製程，係利用對於 光罩圖案（mask pattern )照射紫外線，而由透過此光罩圖 案之紫外線來'曝光工件之所謂光學成像法（photolithgraph )。此光學成像法係做爲光源使用短弧光型水銀燈，而將 陰極做爲上方進行垂直點燈。 在此放電燈之發光管，密封有鈍氣及水銀等之發光物 質，而主要爲放射紫外線。 然而，燈泡點亮中，構成陰極及陽極之物質，例如， 鎢發生蒸發，此蒸發之鶴由存在於發光管之中之對流而流 動。而且，'此鎢通常係附著於發光管上方之內壁，發生黑 化，致使減少紫外線之透過量。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，將這種水銀燈使用於曝光裝置等時，只利用從弧 光中心之規定角度範圍之放射光。此角度範圍係從弧光之 中心1例如，上側爲4 0 ° ，下側爲3 5 ° 。 並且，爲了解決由於如上述鎢之蒸發而紫外線透過量 之減少之問題，將支持陰極之內部導線較支持陽極之內部 導線爲長，使陰極先端較發光管之中心位於更下方，而將 發光笸上部之空間取爲較大。藉此，就可將發光管上部之 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS )A4规格（2丨0X297公釐）-4- A7 B7 經濟部中央#.準局員工消費合作社印製 五 、發明説明（2 ) 空 間 不 必 限 於上述規定 之 与度範圍 D [ 發 明 所欲 解決之問題 】 然 而 如上述增大 陰 極之後端 部 與 到 其 密 封 部 之 距 離 > 若 將 發 光 管上部之空 間 取大時， 當 氣 體 對 流 於 發 光 管 中 時 > 該 氣 體 就會在支持 陰 極之內部 導 線 附 近 發 生 意 料 外 之 紊 亂 0 此 係 ，將陰極之 外 徑相較內 部 導 線 外 徑 非 常 地 小 如 上 述 » 爲 了使陰極先 f-r 1 » m 較發光管 中 心 位 於 更 下 方 致 使 支 持 陰 極 之 內’部導線變 成 較長所致 0 像 這 種 對 流 氣 體 之 紊 亂 係 在 發 光 管中導致整 體 氣體之對 流 之 紊 亂 由 於 此 紊 亂 之 弧 光 搖 晃 ，結果而言 ，使放射光變成不安定。 在 此 j 內部導線外 徑 所以變成 較 陰 極 外 徑 爲 小 係 若 內 部 導 線 外 徑大時密封 部 之製造爲 困 難 及 內 部 導 線 只 要 支 持 陰 極 就可以，所 以 ，在對於 支 持 沒 有 妨 礙 之 範 圍 變 細 對 於 減 少 製造成本爲有效所致。 又 陰 極外徑較內 部 導線爲大 之 理 由 係 取 大 之 陰 極 容 積 就 可 提 高熱傳導性 ，而可防止陰極之溫度上升所致 Γ 〇 尤 其 ， 最近係，使 用 於光學成 像 法 之 光 罩 圖 案 爲 趨 於 微 細 化 〇 所 以，若弧光 搖 晃，放射 光 不 安 定 時 也 具 有 不 能 進 行 局 解 像度曝光之丨 苟題。 並 且 在最近，由 於 提升生產 效 率 要 求 紫 外 線 之 放 射 J3. 里 大 之 短 弧光水銀燈 > 所以，使 用 輸 入 功 率 大 者 例 如 使 用 2 K W 以上。 像 這 樣 地，若輸入 功 率大之短 弧 光 型 水 銀 燈 時 發 光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 5 - ； A7 _ . _ _ * B7_ . 五、發明説明（3 ) 管就大型化，所以，放電空'間之容積會變大.，如上述之對 流之紊亂就變成顯著，而具有弧.光更加搖舜而光線不安定 之問題。 本發明之目的係提供一種可抑制弧光之搖晃，而放射 光線安定之良好短弧光型水銀燈。 【解決問題之手段】 爲了解決上述問題，申請專利範圍第1項之短弧光型 水銀燈，係具·有圍繞放電空間之發光管，與形成於該發光 管兩端之密封部，與對向配置於上述發光管內之陰極與陽 極，而陰極位於上方被點亮。 其特徵爲；上述陰極係由固持於上述密封部之內部導 線所支持，同時，此陰極外徑係較內部導線外徑爲大，將 上述陰極外徑視爲D ( mm )，上述陰極之軸向長度視爲L (m m )時，具有L 2 2 . 5 D之關係。 又，申請專利範圍第2項之短弧光型水銀燈，其特徵 爲；燈輸入功率爲2 K W以上。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 【發明之實施形態】 圖1係，表示本發明之短弧光型水銀燈之說明用之剖 面圖·> 放電燈係，在圍繞放電空間S之發光管1兩端形成密 封部1 ί，在此發光管1內具有陰極2與陽極3，而對向 配置成陰極2位於上方。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）~ΓβΊ A7 __;__B7 五、發明説明（4 ) 陰極2係沿著發光管1管軸配置，而由固持於密封部 1 1之內部導線4所支持。另一方面，陽極3也沿著發光 管1管軸配置，而由固持於密封部1 1之內部導線4所支 持'> 並且，陰極2之先端爲較發光管1之中心X位於更下 方。 圖2係表示陰極2之放大圖。陰極2係由，形成爲圓 錐狀之先端部2 1，與連續於先端部2 1以同一外徑向軸 向延伸之胴體·部2 2，與形成於胴體部2 2之密封部側之 後端部2 3所構成。 內部導線4係於陰極2之後端部2 3，嵌合成位於其 中心。 按，內部導線4與陰極2也可由一體物所形成。此時 ，所謂內部導線4，係指從密封部1 1向發光管1內伸出 ，形成較此內部導線4外徑更大外徑之陰極2爲止之部分 0 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在此，陰極2之外徑D係，較內部導線4外徑D爲大 ，又，陰極2外徑D ( m m )與軸方向之長度L ( m m ) 之關係爲變成L 2 2 . 5 D。亦即，陰極2軸向之長度爲 外徑之2 . 5倍。此數値之根據係由後述之實驗說明之。 發光管1中，密封有氙，氬，氪等鈍氣，或這些之混 合物，及，屬於放電光物質之水銀。 密封氣體係，例如，在密封時爲〇 . 1〜2 0 a t m ，水銀之密封量係，例如發光管1之各內容積之重量爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X 297公釐）-7 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（5 ) 0..5 〜6-0mg/cc。 在此，陰極2外徑D爲8〜2 Omm較佳。陰極2外 徑D若未滿8mm時，熱傳導就變壞，陰極2先端變成高 溫，而構成陰極2之電極物質之蒸發會變成激烈所致。又 ，若陰極2外徑D超過2 0mm時，將變成電極之製造困 難之問題所致。 此結果，陰極2外徑D ( m m )與軸向長度L ( m m )之 關係爲L 2 2 . 5 D，所以陰極2之軸向長度L係2 〇〜 5 ◦ m ηι較佳、 像這樣，本發明之短弧光型水銀燈，係藉將陰極2之 軸向長度成爲陰極外徑之2 . 5倍以上，可將陰極2之胴 體部2 2相對地變長。因此，將發光管內之氣體流動爲沿 著胴體部2 2表面導引，就可整流氣體之流動：。 並且，由於陰極2後端部？ 3會接近發光管1之密封 部1 1側，所以，可將後端部2 3與密封部1 1間之空間 變窄。亦即，當發光管1內之氣體沿著陰極2向上方流動 時’該氣體係於細內部導線4附近，不會發生不需要之紊 ........—.........-— ——.. 亂。又，由於也沒有發光管1內之氣體紊亂，所以可抑制 弧光之搖晃，而放射光會安定。 又，若將像這種本發明之短弧光型式.水銀燈點燈到燈 功率爲2 K W以上時，與先行技術之短弧光型水銀燈之光 線安定度比較時確認了放射光之安定有顯著之安定。 【實施例】 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 8 - I,— _11.,-----(;:裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 •Is. A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 茲就本發明之短弧光型水銀燈之實施例具體地說明如 下 u 〈實施例1〉 依據圖1所示構成，製作了如下規範之本發明之短弧 光型水銀燈。 發光管（1 ): 材質：石英玻璃， 放電空間之容積8 0 c C， 陰極（2 ): 材質：敷钍鎢（thoraiated tungsten ) 尺寸：外徑D : l〇mm，軸向長度L : 25mm， 陽極（3 ): 材質：鎢 尺寸：外徑2 0 m m，軸向長度3 0 m m， 支持陰極之內部導線（4 ) ·· 材質：鎢 尺寸：外徑d : 6 m m， 從密封部（1 1 )到陰極（2 )先端之距離N : 4 0 mm, 從密封部（1 1 )到陰極後部（2 1 )之距離N : 1 5 m m 1 電極間ί距離：5 m m， 密封物：氪氣體（密封時壓力〇 . 5 a t m )，水銀2 ---^-Ir-----ί 裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T Φ. °.: 1 :,*-E:』.E-i ilpllbp, . Jli 1. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) g ’ 額定電流：5 5 A， 額定電壓：3 6 V， 額定輸入功率：l9g〇W， 光線安定度：0 . 4 8 按’所謂光線安定度係將弧光之搖晃以數値表示者， 將上述之實施例1之短弧光型水銀燈位於陰極上方點燈， 測定對於弧光中心在離開水平方向之位置之紫外線外線之 照射度，而由下式求取。 (式1 ) Μ 〇 d = { ( I m a χ - I m i „ ) +〔 ( I x + I ™ i 丨丨）/ 2〕} x 1 0 0

Mod .........光線安定度 1 1,1 11 x .........最高照射度（W / c m 2 ) 1 111 1 11 .........最低照射度（W / c m 2 ) 〈實驗例1〉 如下記表1所示，與實施例1之燈相較製作了陰極外 徑D與軸向長度L相異之比較用之種種短弧光型水銀燈， 求取其光線安定度。 將結果表示於表1。按，也包含表示上述實施例1之 燈之結果。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐）-1〇 - J--. .¾ (讀先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) -·· Ji

五、發明説明（8 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 表1 樣品N 〇 L/D 光安定度 陰極長度L(mm) 陰極外徑D(mm) 比較燈1 0.5 1.41 4 8 比較燈2 0.5 1.45 5 10 比較燈3 0.5 1.44 6 12 比較燈4 1.0 1.16 8 8 比較燈5 1.0 1.21 10 10 比較燈6 1.0 1.12 12 12 比較燈7 1.5 0.84 12 8 比較燈8 1.5, 0.80 15 10 比較燈9 1.5 0.82 18 12 比較燈1 0 2.0 0.55 16 8 比較燈1 1 2.0 0.56 20 10 比較燈1 2 2.0 0.52 24 12 比較燈1 3 2.5 0.48 20 8 實施例1燈 2.5 0.4 8 25 10 比較燈1 4 2.5 0.47 30 12 比較燈1 5 3.0 0.48 24 8 比較燈16 3.0 0.47 30 10 比較燈17 3.0 0.47 36 12 比較燈1 8 4.0 0.47 32 8 由表1，在比較燈1 3〜1 8及實施例之燈係，光線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2】OX297公釐） 11 - I. Γ—r—---裝— /V (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— #· A7 B7 五、發明説明（9 ) 安定度數値變成0 . 5未滿，光線安定度良好，曉得了抑 制了弧光之搖晃。 由此事’ L/D22 · 5，亦即，L./D22 · 5時 光線安定度良好，曉得了已抑制了弧光之搖晃。並，且，圖 3係將對於L / D之光線安定度之變化加以圖表化者。由 此結果也曉得L/D22 . 5，亦即，L/D22 . 5時 ，光線安定度良好，曉得了弧光已受到抑制。 〈實驗例2〉_ 如下記表2所示，於陰極外徑D與軸向長度L之比相 異之先行技術之燈與本發明之燈，求取了改變燈輸入功率 時之光線安定度之改善率。 茲將結果表示於表_2。 按，所謂光線安定度之改善率，係指將上述（式1 ) 所求得之各種燈之光線安定度之數値’係代入於下式求取 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 2 = d d 式. V ο ο (Ε Ε Μ Μ ο Μ d ο Μ d d ο Μ

ο ο TX X 率 善 改 度 度定 定安 安線 線光 光之 之燈 術之 技明 行發 先本 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁.)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐）-12 - A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 一【表2】 燈輸入功 光行技術之燈 本發明之燈 改善率 率（KW) (L/D) 光安定度 (L/D) 光安定度 (%) 1.0 1.8 0.49 2.5 0.44 10.2 1.2 1.8 0.50 2.5 0.44 11.8 1.5 1.8 0.59 2.5 0.47 20.2 1.8 1.8 0.75 2.5 0.48 35.8 2.0 1.8 0.82 2.5 0.48 41.5 _ 2.5 1.8 0.87 2.5 0.51 41.5 3.0 1.8 0.86 2.5 0.50 42.0 4.0 1.8 ' 0.90 • 2.5 0.53 41.0 8.0 1.8 0.89 2.5 0.52 41.5 10.0 1.8 0.86 2.5 0.51 41.0 I.--:--:--.--：裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填转本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 由表2 ，以相同燈輸入功率將先行技術之燈與本發明 之燈之光線安定度做比較時，無論那一燈之輸入功率，曉 得了本發明者其光線安定度都較良好。 尤其2 KW以上時，本發明之燈之光線安定度，對於 先行技術之燈光線安定度，改善了 4 0 %以上，曉得了已 抑制弧光之搖晃。 並且，圖4係對於燈輸入功率之改善率加以圖表化者 。由圖4也可淸楚，燈輸入爲2 K W以上時，改善率爲變 成4 0 %以上，曉得了本發明之燈之安定度對於先行技術 之安定度’顯著地變成良好’已抑制了弧光之搖晃。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )A4規格（2丨0 x 297公麓）-13- .卜I__LtllL.-ll-i--blllfcrLli .rB--:.slE-jl A7 B7 五、發明説明（11 ) 【發明效果】 本發明之短弧光型水銀燈係，將陰極之軸向長度藉變 成爲陰極外徑之2，5倍以上，而陰極之軸向長度變長， 將氣體流動沿著此變長之陰極表面導引，而可加以整流。 並且，陰極後端部由於靠近於密封部側，可使後端部 與密封部之空間變窄。所以，當發光管內之氣體沿著陰極 向上方流動時，其氣體爲不會向細內部導線彎曲。並且， 可抑制發光管內之整體氣體之對流成爲紊亂，所以，可抑 制弧光之搖晃，而光線安定度會變成良好。 又，若將上述之短弧光型水銀燈在燈輸入功率2 K W 以上點燈時’若依據上述構成之短弧光型水銀燈，與先行 技術之短弧光型水銀燈之光安定度做比較光線安定度顯著 地會變成良好。 因此’變成紫外線之放射量大之短弧光型水銀燈，而 可對應於曝光效率及生產效率之提升。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖式之簡單說明 圖1係表示本發明之短弧光型水銀燈之構成之說明圖 〇 圖2係於圖1之陰極與內部導線之放大說明圖。 圖3係表示陰極之外徑d與軸向長度L之關係L / D 與光線安定度之變化之資料說明圖。 圖4係表示本發明之短弧光型水銀燈之光線安定度對 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐）~ · " 385476 at ___B7_________ 五、發明説明（12 ) 於先行技術之短弧光型水銀燈之安定度所改善之改善率之 資料說明圖。 【符號之說明】 1 發光管，2 陰極，2 1 先端部，2 2 胴體 部，2 3 後端部，2 A 陰極，2 1 A 後端部分， 3 陽極，4 內部導線，1 1 密封部，D 陰極外徑 ，d 內部導線，N 從密封部到陰極先端之距離， Μ 從密封部到陰極後端部之距離，X 發光管中心。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作杜印製 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）.

Claims (1)

1. 3654^6 eg D8 六、申請專利範圍 1 . 一種短弧光型水銀燈，其特徵爲；具有圍繞放電 空間之發光管，與形成於此發光管兩端之密封部，與在此 點 被 方 上 於 位 爲 極 陰 而 極 陽 與 極 陰 之 置 配 向 對 內 管 光， 發燈 持 支 所 線 導 部 內大Μ爲 所線口¾ 封部 密內 述較 上爲 由徑 爲外 極極 陰陰 述此 上 ’ 且 並 有 i具 爲， 視時 徑} 外m 極m 陰 < 述L 上爲 將視 度 長 D mm ΛΙΙ 陰 述 上 將 關 之 D 向 軸 之。 極.係 其 燈 銀 水 型 光 弧 短 之 項 1 第 圍 範 利W 專K 請2 申爲 據率 根功 •入 2 輸 燈 中 上 以 (請先間請背面之泣意事項异株寫本瓦) 裝- 、1T • J®. 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 準 標 家 國 國 中 用 適 釐 π 29