1362052 . .‘ （1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於放電燈。尤其是，使用作爲投影裝置， ’光化學反應裝置，檢查裝置的光源的短弧型放電燈。 【先前技術】 放電燈是由所謂發光物質，電極間距離，發光管內壓 φ 的觀點可分類成幾種燈，其中在發光物質有以氙氣體作爲 發光物質的氙燈，以水銀作爲發光物質的水銀燈，或以水 銀以外的稀土類金屬等作爲發光物質的金屬鹵素燈等》 又’在所謂電極間距離的觀點，有短弧型放電燈及長 弧型放電燈，還有，在所謂發光管內的蒸氣壓的觀點，存 在著低壓放電燈，高壓放電燈，超高壓放電燈等。 其中，針對於短弧型高壓水銀燈來說明，以高耐熱溫 度的石英玻璃作爲發光管，於其內部以具約2~20mm的間 • 隙配覃著鎢製電極，又，在發光管內部封入點燈時蒸氣壓 成爲105Pa〜107Pa的水銀或氬導氣體。 該短弧型高壓水銀燈，是因電極間距離短而具有可得 到高亮度的優點，因此習知就廣泛地被使用在石印術的曝 * 光用光源。 在其一方，近年來，不但半導體晶圓，而在液晶基板 ’尤其是作爲使用於大面積的液晶顯示器的液晶基板的曝 光用光源受注目，而從提高製程的生產量的觀點上作爲光 源的燈也被強烈要求大輸出化。 -4 - ⑧ (2) 1362052 .當放電燈的大輸出化而使額定耗電增加，則流在放電 燈的電流値是也依電流，電壓的設計値，惟大體上會變大 〇 ’爲此，電極（尤其是，直流點燈的陽極），是受到電子 •衝突的量增加，成爲容易產生容易地昇溫而熔融的問題。 又，並不被限定於陽極，在配置成垂直方向的放電燈 中，位於上方的電極，受到發光管內的熱對流等的影響， φ 而成爲容易受到來自電弧的熱，同樣地具有高溫化而熔融 的問題。 又，尤其是當電極前端部分熔融，則不但電弧變成不 穩定，使構成電極的物質蒸發而也產生附著於發光管的內 表面會降低放射輸出的問題。_ 此種現象是並不被限定於短弧型高壓水銀燈，在將放 電燈作成大輸出化時爲一般性所產生的問題，習知就提案 於放電燈的電極表面設置鎢的燒結體所成的散熱層的技術 φ ，又，在更大輸出的放電燈中，提案於電極內部形成密閉 空間，而於其空間內封入金，銀，銅等的傳熱體，雖使得 電極前端部作成高溫化也利用高傳熱體的熱輸送效果，朝 電極的軸方向散熱而可防止電極熔融的技術。 ‘ 使用第1圖，來說明將金，銀，銅等的傳熱體封入於 電極內部的密閉空間的放電燈。 第1圖是表示放電燈的整體構造的槪略圖。 發光管10是由石英玻璃所構成，在大約球狀的發光 部11兩端一體地連設著密封部12。而在該發光部11對 -5- ⑧ (3) 1362052 , 向配置有陽極2及陰極3。 如此，在發光部11，封入所定量水銀，氙，氬等的 發光物質或起動用氣體，當由外部電源供電，則在陽極2 與陰極3進行電弧放電而發光。 -第13圖是表示習知放電燈的 陽極的斷面圖。 電極2是作成電極本體20與於其內部具有傳熱體Μ φ 的構造。電極本體20是鎢，作成於內部形成有密閉空間 S的容器形狀者，而傳熱體Μ是氣密地被封入於電極本體 內部的金，銀，銅等的金屬。 在電極本體20的一部分，形成有連結於電極本體20 內部的氣體導入用貫通孔21。該氣體導入用貫通孔21是 將傳熱體流進密閉空間S的孔，同時將稀有氣體封入在密 閉空間S內所用的孔。 稀有氣體是於電極本體20內放進1氣壓以上時，則 φ 有放進1氣壓以下的情形，而放進1氣壓以上時，則對於 密閉空間S的內容積使得傳熱體Μ封入50%以上的情形 ，而在傳熱體Μ與密閉空間的內表面之界面防止發生氣 泡者，以減低氣泡所致的熱輸送的損失。 ^ 一方面，將稀有氣體放進1氣壓以下時，則爲對於密 閉空間S的內容積較少傳熱體Μ的封入量的情形，這時 候，藉由作成比大氣壓還低的壓力狀態，可促進傳熱體Μ 的沸騰，由此可提昇沸騰傳達所致的熱輸送效果者。 如此，於密閉空間S內封入傳熱體與稀有氣體之後， -6- ⑧ (4) 1362052 . 於氣體導入用貫通孔21內作爲密封材τ使用焊料材等金 屬或金屬合金而密封氣體導入用貫通孔21者。 專利文獻1:日本特開2004-006246號。 •【發明內容】 然而，點燈中’陽極的溫度是在前端部成爲2000°C 以上’而氣體導入用貫通孔的後端部成爲1700〇c的高溫 φ 狀態，使密封氣體導入用貫通孔21的密封材Y也成爲高 溫狀態，而藉由陽極的溫度，使得密封材7蒸發而作爲不 純物飛散於發光部內，有黑化發光管，或產生不需要的發 光而發生降低發光效率的問題之虞。 又’密封材T蒸發，而出現氣體導入用貫通孔21時 ’則密閉空間S內的傳熱體會漏到發光管內，而發生無法 功能作爲燈的問題之虞。 本發明是爲了解決此些問題而創作者，於電極內部的 φ 密閉空間封入傳熱體的放電燈中，可確實抑制電極的溫度 上昇，因此提供電極不會熔融，不會使發光管黑化且不會 哀減放射輸出的放電燈。 申請專利範圍第1項所述的放電燈，屬於一對電極對 向配置於發光管內部的放電燈，其特徵爲：至少一方的電 極是具備：於內部形成有密閉空的電極本體，及被封入於 該密閉空間的傳熱體；在上述電極本體，形成有連結於電 極本體外部與內部的密閉空間的氣體導入用貫通孔；上述 氣體導入用貫通孔的電極本體外部側的前端開口，是利用 (5) 1362052 _ 熔融被密封。 申請專利範圍第2項所述的放電燈，是申請專利範圍 第1項所述的放電燈中，尤其是，上述氣體導入用貫通孔 '的電極本體外部側的前端開口的周緣是成爲薄壁部，爲其 •特徵者。 申請專利範圍第3項所述的放電燈，是申請專利範圍 第1項所述的放電燈中，尤其是，上述電極本體是由胴體 φ 部與蓋部所構成；上述蓋部是一體地形成有電極軸，而於 該電極軸形成有上述氣體導入用貫通孔，爲其特徵者。 申請專利範圍第4項所述的放電燈，是申請專利範圍 第2項所述的放電燈中，尤其是，上述薄壁部是藉由放電 加熱，雷射加熱，電子線加熱的任一加熱被熔融而進行密 封上述氣體導入用貫通孔的電極本體外部側的前端開口， 爲其特徵者。 依照本發明的放電燈，將連結於形成在電極本體內部 φ 的密閉空間的氣體導入用貫通孔加以密封之際，熔融氣體 導入用貫通孔的電極本體外部側的前端開口而加以密封的 構造，由此密封氣體導入用貫通孔所用的密封材成爲不需 要，而不會產生密封材等的問題。 ‘氣體導入用貫通孔的電極本體外部側的前端開口的周 緣是成薄壁部，該薄壁部是由電極本體的一部分所成者， 雖上昇陽極溫度，也不會使得薄壁部熔融的密封部分被熔 融，不會使密閉空間內的傳熱體洩漏至電極本體的外部。 結果，藉由電極本體的密閉空間內的傳熱體，成爲電 -8- ⑧ 1362052 ⑹ 極前端部的熱朝軸方向確實地散熱，抑制電極的溫度上昇 ，電極不會熔融，成爲不會使發光管黑化且不會衰減放射 輸出的放電燈。 【實施方式】 使用第1圖來說明本發明的放電燈。 發光管10是由石英玻璃所構成，在大約球狀的發光 φ 部11兩端一體地連設著密封部12。而在該發光部11對 向配置有陽極2及陰極3» 如此，在發光部11，封入所定量水銀，氙，氬等的 發光物質或起動用氣體，當由外部電極供電，則在陽極2 與_極3進行電弧放電而發光。 第2圖是表示本發明的放電燈的陽極的斷面圖。 電極2是作成電極本體20與於其內部具有傳熱體Μ 的構造。電極本體20是鎢，作成於內部形成有密閉空間 φ S的容器形狀者，而傳熱體Μ是氣密地被封入於電極本體 20內部的金，銀，銅等的金屬。 以下，使用第3圖來說明本發明的放電燈的陽極的製 程。 '如第3圖所示地，電極本體20是鎢製胴體部20a與 鎢製蓋部20b所構成；胴體部20a是由原材料的鎢棒切出 所定長度而利用切削加工俾將前端部加工成推拔狀，同時 利用穴形成加工開設成爲密閉空間S的穴者。又，蓋部 20b是前端側能被收容於胴體部30a的穴般地成爲凸狀， -9- 1362052 ⑺ f .於胴體部20a放進所定量的傳熱體Μ之後，將蓋部20b 前端側的凸狀部分嵌入在胴體部20a，而接合蓋部20b的 側周面與胴體部20a以構成電極本體20者。 在蓋部20b形成有連結於電極本體20內部的密閉空 » 間S與電極本體20外部的氣體導入用貫通孔21。 該氣體導入用貫通孔21是開口直徑lmm以下的貫通 孔，而圍繞形成於氣體導入用貫通孔21的蓋部20b外面 φ 的電極本體外部側的前端開口般地於蓋部20b形成有溝 22;氣體導入用貫通孔21的電極本體外部側的前端開口 的周緣是成爲由0.25mm至lmm左右的薄壁部23» 又，配置於密閉該電極本體20的氣體容器內，使得 其被密閉的氣體容器內成爲所定壓力般地封入稀有氣體， 稀有氣體從氣體導入用貫通孔21被封入至電極本體20， 而成爲密閉空間S的內部空間的稀有氣體壓力與氣體容器 內的壓力相等，使得電極本體20內成爲所定氣體壓。 φ 又，在該狀態，利用放電加熱蓋部20b的薄壁部23 ，瞬間地熔融薄壁部23，而利用薄壁部23被熔融，來密 封氣體導入用貫通孔21，如第2圖所示地成爲於密閉空 間S內封閉傳熱體Μ與所定壓力的稀有氣體。 ’又，導線棒被嵌入在形成於蓋體20b上部的導線棒插 入穴Η，而成爲以發光部的10內支持陽極2的構造》 如此地，密封氣體導入用貫通孔21之際，熔融薄壁 部23，就不需用以密封氣體導入用貫通孔21的密封材， 而不會產生密封材蒸發等的問。還有薄壁部23是構成電 -10- ⑧. 1362052 ⑻ 極本體2〇的鎢所成者，雖上昇陽極溫度也不會熔融薄壁 部所熔融的密封部分，而不會有內部的傳熱體Μ洩漏至 電極本體20的外部。 結果，藉由電極本體20的密閉空間S內的傳熱體μ ，成爲電極前端部的熱朝軸方向確實地散熱，抑制電極的 溫度上昇，電極不會熔融，成爲不會使發光管黑化且不會 衰減放射輸出的放電燈。 φ 以下，使用第4圖至第6圖來說明本發明的放電燈的 陽極的其他例。 表示於第4圖，是於鎢製蓋部20b的上方，形成有導 線棒插入穴Η，而使氣體導入用貫通孔21的電極本體外 部側的前端開口位於導線棒插入穴Η的底部中心地形成 有氣體導入用貫通孔21。 又，圍繞導線棒插入穴Η底部的氣體導入用貫通孔 21的前端開口地形成有溝22而使前端開口的周緣成爲薄 籲壁部23。 接著，事先將所定量的傳熱體Μ放進胴體部20a，並 將蓋部20b嵌合於胴體部20a，接合蓋部20b的側周面與 胴體部20a之後，於氣體容器內放入電極本體20而在氣 體容器內將所定氣體壓的稀有氣體封入在成爲密閉空間S 的電極本體20的內部空間，利用放電加熱薄壁部20，瞬 間地熔解薄壁部23而熔融，藉此密封氣體導入用貫通孔 21，而將所定壓力的稀有氣體與傳熱體Μ在密閉狀態下 封入於電極本體20內。 -11 - 1362052 ⑼ 表示於第5圖的陽極是於鎢製的蓋部20b，形成有導 線棒插入穴Η，而於該導線棒插入穴Η以外的部分的蓋部 20b上面，形成有氣體導入用貫通孔21成爲位於氣體導 入用貫通孔21的電極本體外部側的前端開口。 又，圍繞氣體導入用貫通孔21的電極本體外部側的 前端開口地，於蓋部20b的上面形成有溝22，使得前端 開口的周緣成爲薄壁部23。 接著，事先將所定量的傳熱體Μ放進胴體部20a，並 將蓋部20b嵌合於胴體部20a，接合蓋部20b的側周面與 胴體部20a之後，於氣體容器內放入電極本體20而在氣 體容器內將所定氣體壓的稀有氣體封入在成爲密閉空間S 的電極本體20的內部空間，利用放電加熱薄壁部20，瞬 間地熔解薄壁部23而熔融，藉此密封氣體導入用貫通孔 21，而將所定壓力的稀有氣體與傳熱體Μ在密閉狀態下 封入於電極本體20內。 表示於第6圖的陽極是於鎢製的蓋部20b，形成有導 線棒插入穴Η，而於鎢製的胴體部20a側面，形成有氣體 導入用貫通孔21成爲位於氣體導入用貫通孔21的電極本 體外部側的前端開口。 又，圍繞氣體導入用貫通孔21的前端開口地，形成 有溝22而使前端開口的周緣成爲薄壁部23。 接著，事先將所定量的傳熱體Μ放進胴體部20a，並 將蓋部20b嵌合於胴體部20a，接合蓋部20b的側周面與 胴體部20a之後，於氣體容器內放入電極本體20而在氣 -12- (10) 1362052 體容器內將所定氣體壓的稀有氣體封入在成爲密閉空間s 的電極本體20的內部空間，利用放電加熱薄壁部20，瞬 間地熔解薄壁部23而熔融，藉此密封氣體導入用貫通孔 21，而將所定壓力的稀有氣體與傳熱體Μ在密閉狀態下 封入於電極本體20內。 又，使用第7圖至第11圖說明本發明的放電燈的陽 極的其他例。 φ 表示於第7圖的陽極2是於鎢製的蓋部20b，形成有 導線棒插入穴Η，而於該導線棒插入穴Η以外的部分的蓋 部20b上面，形成有氣體導入用貫通孔21成爲位於氣體 導入用貫通孔21的電極本體外部側的前端開口。 又，氣體導入用貫通孔21的電極本體外部側的前端 開口部分，是從蓋部20b上面成爲環狀地突出的狀態，使 得前端開口的環狀周緣成爲薄壁部23。 在此所謂環狀，是於中心具有貫通孔21者，而貫通 φ 孔21周圍的厚度部分成爲周緣，周緣的外形是圓弧狀， 或四方形狀’都稱爲環狀的周緣者。 接著’事先將所定量的傳熱體Μ放進胴體部20a，並 將蓋部.20b嵌合於胴體部20a，接合蓋部20b與胴體部 20a之後’於氣體容器內放入電極本體20而在氣體容器 內將所定氣體壓的稀有氣體封入在成爲密閉空間S的電極 本體20的內部空間，利用放電加熱薄壁部2〇，瞬間地熔 解薄壁部23而熔融，藉此密封氣體導入用貫通孔21，而 將所定壓力的稀有氣體與傳熱體Μ在密閉狀態下封入於 -13- (11) 1362052 » 電極本體20內。 表示於第8圖的陽極2是於鎢製的蓋部20b，形成有 導線棒插入穴Η ’而於鎢製的胴體部20a側面，形成有氣 體導入用貫通孔21成爲位於氣體導入用貫通孔21的電極 本體外部側的前端開口。 又，氣體導入用貫通孔21的電極本體外部側的前端 開口部分，是從胴體部20a的側面成爲環狀地突出的狀態 φ ，使得前端開口的環狀周緣成爲薄壁部23。 接著，事先將所定量的傳熱體Μ放進胴體部20a，並 將蓋部20b嵌合於胴體部20a，接合蓋部20b的側周面與 胴體部20a之後，於氣體容器內放入電極本體20而在氣 體容器內將所定氣體壓的稀有氣體封入在成爲密閉空間S 的電極本體20的內部空間，利用放電加熱薄壁部20，瞬 間地熔解薄壁部23而熔融，藉此密封氣體導入用貫通孔 21，而將所定壓力的稀有氣體與傳熱體Μ在密閉狀態下 φ 封入於電極本體20內。 表示於第9圖的陽極2是於鎢製的蓋部20b，一體地 形成内與導線棒接合的電極軸20b，在該電極軸2Obi的 大約中心，於電極軸方向形成有氣體導入用貫通孔21， '而使氣體導入用貫通孔21的電極本體外部側的前端開口 位於電極軸20bl的上面。 又，氣體導入用貫通孔21的電極本體外部側的前端 開口部分，是從電極軸20b 1的上面成爲環狀地突出的狀 態，使得前端開口的環狀周緣成爲薄壁部23。
-14- (12) 1362052 • .又，該薄壁部23，是如電極軸20bl的軸方向的斷面 圖的第10圖所示地形成於電極軸方向朝前端開口使厚度 變薄的外形推拔狀的薄壁部23也可以》 這時候，在厚度變薄部分，薄壁部23確實地熔融， 成爲確實地密封氣體導入用貫通孔21者。 接著，事先將所定量的傳熱體Μ放進胴體部20a，並 將蓋部20b嵌合於胴體部20a，接合蓋部20b與胴體部 φ 20a之後，於氣體容器內放入電極本體20而在氣體容器 內將所定氣體壓的稀有氣體封入在成爲密閉空間S的電極 本體20的內部空間，利用放電加熱薄壁部20，瞬間地熔 解薄壁部23而熔融，藉此密封氣體導入用貫通孔21，而 將所定壓力的稀有氣體與傳熱體Μ在密閉狀態下封入於 電極本體20內。 表示於第11圖的陽極2是於鎢製的蓋部20b，形成 有導線棒插入穴Η，而於該導線棒插入穴Η以外的部分的 φ 蓋部20b上面，形成有氣體導入用貫通孔21成爲位於氣 體導入用貫通孔21的電極本體外部側的前端開口。 又，氣體導入用貫通孔21的電極本體外部側的前端 開口部分，是成爲從蓋部20b上面環狀地突出的狀態，使 ^ 得前端開口的環狀周緣成爲薄壁部23。 第12圖是表示從第11圖的陽極的上部方向觀看的立 體圖，說明氣體導入用貫通孔21的製造方法。 在蓋部20b上方，藉由車床進行切削加工而形成圓弧 狀突起部23a。又，將該突起部23a切削加工兩處而形成 -15- ⑧ (13) 1362052 » 切削部23b。 又，於位於兩處的切削部23b之間的較短一方的突起 部23a，從上方藉由鑽床等以形成氣體導入用貫通孔21 r-fy. 省。 •藉由該加工，於蓋部20b上面形成氣體導入用貫通孔 21成爲位於氣體導入用貫通孔21的電極本體外部側的前 端開口，突起部23的前端開口成爲環狀周緣，該周緣成 φ 爲薄壁部23,熔融薄壁部23而加以密封者。 又，薄壁部23是利用熔融，比圓弧狀突起部23a的 高度成爲還低，當將導線棒插入於導線棒插入穴Η之際 等，導線棒的前端接觸於熔融的薄壁部23而不會損及薄 壁部23般地，使得圓弧狀突起部23a也具有導鎳棒等保 護成不會接觸於薄壁部23的任務。 接著，事先將所定量的傳熱體Μ放進胴體部20a，並 將蓋部20b嵌合於胴體部20a，接合蓋部20b的側周面與 φ 胴體部20a之後，於氣體容器內放入電極本體20而在氣 體容器內將所定氣體壓的稀有氣體封入在成爲密閉空間S 的電極本體20的內部空間，利用放電加熱薄壁部20，瞬 間地熔解薄壁部23而熔融，藉此密封氣體導入用貫通孔 ^ 21，而將所定壓力的稀有氣體與傳熱體Μ在密閉狀態下 封入於電極本體20內。 亦即，在表示於第4圖至第12圖中，與表示於第2 圖的陽極相同，密封氣體導入用貫通孔21之際。不僅熔 融薄壁部23,並不需另外以密封氣體導入用貫通孔21的 -16- (D1 (14) (14)1362052 密封材，而不會產生密封材的蒸發等的問題。又，薄壁部 23是由構成電極本體20的鎢所成者，雖上昇陽極的溫度 也不會熔融薄壁部所熔融的密封部分，而內部的傳熱體Μ 不會洩漏至電極本體20的外部者。 又，於氣體導入用貫通孔的電極本體外部側的前端開 口，插入鎢的楔構件，而與其楔構件一起熔融前端開口， 並加以密封的構造也可以。 結果，藉由電極本體20S內的傳熱體Μ，成爲電極前 端部的熱朝軸方向確實地散熱，抑制電極的溫度上昇，電 極不會熔融，成爲不會使發光管黑化且不會衰減放射輸出 的放電燈。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示放電燈的說明圖。 第2圖是表示本發明的放電燈的陽極的斷面說明圖。 第3圖是表示本發明的放電燈的陽極的製程的說明圖 〇 第4圖是表示本發明的放電燈的其他陽極的斷面說明 圖。 第5圖是表示本發明的放電燈的其他陽極的斷面說明 圖。 第6圖是表示本發明的放電燈的其他陽極的斷面說明 圖。 第7圖是表示本發明的放電燈的其他陽極的斷面說明 -17· (15) 1362052 圖。 第8圖是表示本發明的放電燈的其他陽極的斷面說明 圖。 第9圖是表示本發明的放電燈的其他陽極的斷面說明 圖。 第10圖是表示本發明的放電燈的陽極的薄壁部的其 他實施例的斷面說明圖。 Φ 第 11圖是表示本發明的放電燈的其他陽極的斷面說 明圖。 第12圖是表示從第11圖的電極上方觀看的立體圖。 第13圖是表示習知的放電燈的陽極的斷面說明圖。 【主要元件符號說明】 10 :發光管 11 :發光部 φ 1 2 :密封部 2 _陽極 20 :電極本體 20a :胴體部 2〇b :蓋部 20bl :電極軸 21:氣體導入用貫通孔 22 :溝 23 :薄壁部 -18- (16)1362052 3 :陰極 5 :密閉空間 Η :導線棒插入穴
⑧: