TWI434317B - 放電燈用之電極結構 - Google Patents

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Description

放電燈用之電極結構 發明領域
本發明係有關於一種照射紫外線之短弧型等之放電燈用之電極結構，特別是有關於一種電極之溫度上升少之放電燈的電極結構。
 發明背景
一般而言，以往在形成半導體之配缐圖案時，係使用照射紫外線之短弧型放電燈等作為光源。前述放電燈係透過電極棒並藉由石英製之密封管將陽極固持於放電空間內，並在以陽極為上或下之狀態下垂直點燈以進行使用。因此，放電燈在點燈時便成為高溫狀態係眾所周知的。又，當放電燈呈點燈狀態時，陽極會與從陰極送來之電子衝突，並因該衝突產生蒸發、消耗。再者，當電極因電子之衝突而消耗時，放電燈之內壁，特別是從發光管中央部至上部側的內管壁會因熱對流而黑化。再者，隨著近年高照明度化之要求，放電燈亦大電力化，而陽極也大型化。由於前述大型陽極非常重，因此由支撐電極之電極棒及石英製之密封管等所構成之密封構造便會因放電燈之移動等衝擊而有破損的情況。對於前述問題，則有將洞或槽設於陽極以減輕重量，並調整燈泡內氣體的對流等方法，以進行陽極之放熱及黑化防止。以下，舉出幾個與其相關之習知技術之例。
專利文獻1所揭示之「短弧型放電燈」係改變放電燈內之黑化位置之使用壽命長的燈。如第6(a)圖所示，該燈形成有從陽極120前端側延伸至後端側之貫穿孔123。當在陽極120位於陰極之上方的狀態下點燈時，燈泡內之氣體便因對流而流過陽極120之貫穿孔123內，因此可有效率地冷卻陽極120。由於流過貫穿孔123之氣體會流至陽極後方，因此蒸發之陽極構成物質會固化於密封部側端部，故燈泡之中央部不易黑化且使用壽命變長。
專利文獻2所揭示之「短弧型放電燈」係改變放電燈內氣流之方向以改善燈泡之透光率之使用壽命長的燈。如第6(b)圖所示，該燈係將突起與環狀槽設於陽極113之軀幹部之周圍後端部116。首先，引發氣流並使其沿著突起與環狀槽循環，而使蒸發物附著於環狀槽、電極棒與燈泡管壁。藉此，燈泡中央領域之有效利用範圍之蒸發物附著量便顯著的減少。由於可維持高照明度，因此使用壽命變長。
專利文獻3所揭示之「放電燈用陽電極」係防止前端部溶化與蒸發之防止變形的陽極。如第6(c)圖所示，該陽極102係將空洞110設於陽極內部，並將氣體流入孔112設於前端部，並且將壓力調整孔101設於後端部或側面部。藉此，從氣體流入孔112將因弧放電而產生之高溫高速氣體吸入空洞110，並從陽極102之內壁將熱能釋放至外部。由於可利用空洞110進行散熱，因此可有效地分散熱能。
【專利文獻1】特開平10-208696號公報
【專利文獻2】特開2006-012672號公報
【專利文獻3】特開2006-221934號公報
然而，習知之放電燈的電極具有以下問題。當將貫穿孔設於陽極之前端側時，燈泡內之氣體便流過貫穿孔內，而電弧便產生搖晃。當貫穿孔附近產生異常放電時，電極便明顯地消耗。當將突起設於陽極之後端時，陽極便變重。又，即使單純地加深陽極後端部之槽，氣流亦不會產生特別的變化。若為熔接有蓋部分並設有空洞之陽極的話，熔接部之加工與品質管理便變得複雜。若為於側面部設有供氣體流出之孔的陽極的話，蒸發的電極材料便會被吹到燈泡之中央部，使得燈泡之有效利用領域之黑化變明顯。
本發明之目的在於解決前述問題，並使放電燈之電極成為放熱性與放電穩定性佳，輕量且不會破壞內部導棒及密封管，並且容易製作且不易黑化之長壽命者。
為了解決前述問題，在本發明中，放電燈之電極之與內部導棒連接之連接部周圍形成有深度大於孔徑之凹部，而該放電燈包含有：發光管；一對於發光管內相對之圓柱狀電極；及將電極固持於發光管內之內部導棒。又，本發明形成有從電極之側面側開口部貫穿至凹部側開口部之貫穿孔，且側面側開口部較凹部側開口部更靠近電極之放電部側。又，當以電極之圓柱高度為L1 ，並以凹部之深度為 L2 時，則(L1 /3)<L2 <(2L1 /3)。當以電極之外徑為D1 ，凹部內之內部導棒的最大外徑為D2 ，並以凹部之最大徑為D3 時，則(0.7×(D1 -D2 ))<D3 <(1.1×(D1 -D2 ))。
藉由前述結構，由於可利用圓柱狀電極之後端面的凹部將電極前端部附近之熱釋放至內部導棒側，因此可使電極輕量化，且可提高散熱效果，並可延長放電燈之使用壽命。藉由貫穿孔更可提升散熱效果。
 實施發明之最佳型態
以下，一面參照第1圖～第5圖一面針對實施本發明之最佳型態進行詳細的說明。
實施例1
本發明實施例1係一種放電燈，其係使用由放電點反對側之內部導棒固持，且於背面具有深凹部之陽極者。
第1圖係本發明實施例1之放電燈的外觀圖。第2圖係於背面具有凹部之陽極的放大圖。第2(A)圖係陽極之外觀圖。第2(B)圖係第2(A)圖之B-B截面圖。在第1圖與第2圖中，放電燈1係於內部電極間進行放電之燈。陽極10係正側之電極。陰極9係負側之電極。內部導棒7係支撐電極並供電之構件。密封管部3係將燈泡氣密密封之部分。外部導棒5係從燈座透過金屬箔供電至電極之構件。發光部2係透過電極間之放電而發光之部分，並是密封電極以形成放電空間之玻璃構件。燈座4係機械性地固持燈並用以供電之構 件。凹部21係從背面朝向前端面設置之圓柱狀的洞。在此係說明將凹部21設於陽極10之例，但亦可適用於陰極9。
接著，說明具有前述結構之本發明實施例1之放電燈的功能與動作。首先，一面參照第1圖一面說明放電燈之功能概要。放電燈1之結構包含有：發光部2、2個密封管部3、對向配置於發光部2中之陽極10及陰極9、支撐陽極10與陰極9並進行通電之內部導棒7、外部導棒5、及利用導電性之金屬箔6連接前述內部導棒7與外部導棒5並進行氣密地密封之密封管部3。再者，密封管部3固定有燈座4，且另一密封管部3亦固定有燈座4。放電燈1係透過燈座4固定於光源裝置。又，陽極10之背面(密封管部側之圓柱底面)設有凹部21。
在本實施例中，係利用內部導棒7將一對圓柱狀電極固持成在發光管內相對。又，陽極10之與內部導棒7連接之連接部周圍形成有較孔徑深之凹部。本實施例係藉由圓柱狀陽極10之後端面的凹部21將陽極10前端部附近的熱釋放至內部導棒7側。又，當以陽極10之圓柱高度為L1 ，並以凹部21之深度為L2 時，則(L1 /3)<L2 <(2L1 /3)。當以陽極10之外徑為D1 ，凹部21內之內部導棒7的最大外徑為D2 ，並以凹部21之最大徑為D3 時，則(0.7×(D1 -D2 ))<D3 <(1.1×(D1 -D2 ))。
接著，一面參照第2圖一面說明陽極之功能。前端部11係陽極10之圓柱狀部分，並由內部導棒7所固持。散熱部12係連設於前端部11之部分，且係於內部具有凹部21之陽極10的圓筒狀部分。前端面14係圓柱狀電極之上面，並係於 陰極9之間進行放電之面。軀體面13係電極之圓柱側面。背面17係陽極10之圓柱底面。凹部21係設置成從背面朝向前端面之圓柱狀的孔。凹部側面22係圓柱狀凹部21之圓周上的內側面。凹部底面23係圓柱狀凹部21之底面。電極固持孔18係設於凹部底面23之孔。電極全長L1 係陽極10之圓柱軸方向的長度。凹部深度L2 係從背面17至凹部底面23之圓柱軸方向的長度。外徑D1 係陽極之軀體面13的外徑。外徑D2 係內部導棒7之外徑。外徑D3 係凹部21之圓周側面的內徑。
陽極10呈略圓柱狀，並由前端面14、前端側錐面15、軀體面13、背面側錐面16、背面17、及凹部21所構成。凹部21係由凹部側面22及凹部底面23所構成。藉由將內部導棒7嵌入設於凹部底面23之電極固持孔18，可將陽極10固持於放電空間。當D1 與D3 的差過小時，散熱部12便會變薄，因此陽極10有可能因點亮燈時之熱或製造燈時之外力而變形。當D3 與D2 的差過小時，凹部21之容積便會變小，因此陽極10之輕量化及釋放出電極內部之熱的效果亦會變小。當L1 與L2 之差過小時，凹部底面23與前端面14便會太過靠近。當凹部底面23與前端面1相近4時，電極固持孔18之底面亦會靠近前端面，因此無法加深電極固持孔18。當無法加深電極固持孔18時，電極固持孔18與內部導棒7之嵌合便會不充分，陽極10便會從內部導棒7脫落。特別地，當使燈忽亮忽滅時，陽極10便因電極之熱膨脹、收縮而更容易脫落。
當以陽極10之圓柱高度為L1 ，並以凹部21之深度為L2 時，則(L1 /3)<L2 <(2L1 /3)為較適當。當以陽極10之軀幹部之最小外徑為D1 ，配設於凹部21內之內部導棒7的最大外徑為D2 ，並以凹部21之最大徑為D3 時，則(0.7×(D1 -D2 ))<D3 <(1.1×(D1 -D2 ))為較適當。藉由滿足前述條件，可提高陽極10之冷卻效果，並可防止陽極10之變形，並且可防止陽極10因熱而脫落。又，藉由使陽極10輕量化，可防止內部導棒7之彎折及密封管之破損。因此，可延長燈之壽命。再者，藉由將細微之槽設於散熱部12之表面，而可擴大散熱部12之截面積，並可擴大散熱部12之散熱效果。
如前所述，在本發明之實施例1中，由於放電燈之結構係使用由放電點反對側之內部導棒固持，並於背面具有深凹部之陽極，因此可利用圓柱狀電極之後端面的凹部將電極前端部附近之熱放出至內部導棒側，故可使電極輕量化，且可提高散熱效果，並可延長放電燈之使用壽命。
實施例2
本發明實施例2係一種放電燈，其係使用背面具有凹部，並形成有從軀體面貫穿至凹部內部之貫穿孔的電極者。
第3圖係本發明實施例2之放電燈之陽極的放大圖。第3(A)圖係陽極之外觀圖。第3(B)圖係第3(A)圖之B-B截面圖。在第3(A)及(B)圖中，陽極20係具有從軀體面貫穿至凹部內部之貫穿孔之正側電極。貫穿孔24係連接軀體面13與凹部21之孔。內部口35係貫穿孔24之凹部側面側的開口部分。外部口36係貫穿孔24之軀體面側的開口部分。如第 3(A)、(B)圖所示，陽極20之散熱部12設有連接軀體面13與凹部21之貫穿孔24。貫穿孔24係均等地設置4個於電極之散熱部12的圓周方向。
藉由將貫穿孔24設於散熱部12，可提高在點燈時成為高溫之陽極20之凹部21內的冷卻效果。再者，由於將貫穿凹部21之貫穿孔24的外部口26設於軀體面13上，因此放電不會因流入貫穿孔24之對流而不穩定，貫穿孔24之外口部26附近亦不會產生異常的電極消耗。故，可延長燈之壽命。
在此係說明圓周狀地設置4個貫穿孔之例，但並不限於4個，亦可為6個孔。由於散熱部12之截面積變小，因此冷卻前端部11之效果有可能因從陽極20之前端部11至散熱部12之熱傳達變小而降低。故，必須適當地設定貫穿孔24之直徑及數量。
實施例3
本發明實施例3係一種放電燈，其係使用背面具有凹部，並具有從軀體面貫穿至凹部內部且朝電極前端面側傾斜之貫穿孔之的電極者。
第4圖係本發明實施例3之放電燈之陽極的放大圖。第4(A)圖係陽極之外觀圖。第4(B)圖係第4(A)圖之B-B截面圖。在第4(A)及(B)圖中，陽極30係具有朝電極前端面側傾斜之孔的正側電極。傾斜貫穿孔34係連接軀體面13與凹部21之孔，並朝前端面14側傾斜。內部口35係傾斜貫穿孔34之凹部側面22側的開口部分。外部口36係傾斜貫穿孔34之軀體面13側的開口部分，並較內部口35更靠近前端面14 側。L3係內部口35與外部口36間的距離，並是電極之軸方向的長度。如第4(A)及(B)圖所示，傾斜貫穿孔34係外口部36較內口部35更朝前端面14側傾斜，並從散熱部12進入前端部11側。
藉由傾斜貫穿孔34朝前端面14側傾斜，陽極30前端部11之熱可有效率地放射。當使凹部底面23靠近陽極30之前端面14時，陽極30與內部導棒7之嵌合有可能會變得不充分，但當傾斜貫穿孔34實際地靠近前端面14時，可提高前端部11之冷卻效果。由於陽極30之前端部11的冷卻效果高，因此可防止陽極30之變形，並可防止陽極30因熱而脫落。
再者，由於將貫穿凹部21之傾斜貫穿孔34之外部口36設於軀體面13上，因此放電不會因流入傾斜貫穿孔34之對流而不穩定，傾斜貫穿孔34之外口部36附近亦不會產生異常的電極消耗。故，可延長燈之壽命。
然而，由於有可能發生陽極30之變形、放電不穩定及陽極30之異常的消耗，因此必須適當地設置其位置，使傾斜貫穿孔34之外口部36不會太靠近前端面14。
實施例4
本發明實施例4係一種放電燈，其係使用背面具有凹部，並具有從軀體面貫穿至凹部內部且朝電極前端面側傾斜之貫穿孔，並且具有支撐散熱部之圓盤狀蓋部之電極者。
第5圖係本發明實施例4之放電燈之陽極的放大圖。第5(A)圖係陽極之截面。第5(B)圖係陽極之背面側的側面圖。 在第5(A)及(B)圖中，省略與實施例3相同部分的說明。陽極40係具有支撐散熱部之圓盤狀蓋部者。蓋部27係連接內部導棒7與散熱部12之圓柱狀構件。蓋貫穿孔28係設於蓋部之圓柱軸方向之貫穿孔。
蓋部27係配設於陽極40之凹部21內，並相對於內部導棒7支撐散熱部12。蓋部27係透過熔接或壓合固定於至少內部導棒7或陽極40之凹部21。蓋部27具有蓋貫穿孔28，並空間的連接陽極40之凹部21之凹部底面23側與陽極40之軀體面13側。蓋貫穿孔28係均等地設置4個於蓋部27的圓周方向。由於具有蓋部27，因此可相對於內部導棒7穩定地固持陽極40之散熱部12，並可防止前端部11變形。再者，由於藉由設置蓋貫穿孔28可將電極前端部11之熱及凹部底面23附近之熱有效地放出至陽極40之背面17側，因此可提高陽極40之冷卻效果。
 產業之可利用性
本發明之放電燈最適合作為電極之溫度上升少且可照射紫外線的放電燈。
1‧‧‧放電燈
2‧‧‧發光部
3‧‧‧密封管部
4‧‧‧燈座
5‧‧‧外部導棒
6‧‧‧金屬箔
7‧‧‧內部導棒
9‧‧‧陰極
10.20,30,40‧‧‧陽極
11‧‧‧前端部
12‧‧‧散熱部
13‧‧‧軀體面
14‧‧‧前端面
15‧‧‧前端側錐面
16‧‧‧背面側錐面
17‧‧‧背面
18‧‧‧電極固持孔
21‧‧‧凹部
22‧‧‧凹部側面
23‧‧‧凹部底面
24‧‧‧貫穿孔
25,35‧‧‧內部口
26,36‧‧‧外部口
27‧‧‧蓋部
28‧‧‧蓋貫穿孔
34‧‧‧傾斜貫穿孔
第1圖係本發明實施例1之放電燈的外觀圖。
第2(A)、(B)圖係本發明實施例1之放電燈之陽極之放大圖。
第3(A)、(B)圖係本發明實施例2之放電燈之陽極之放大圖。
第4(A)、(B)圖係本發明實施例3之放電燈之陽極之放 大圖。
第5(A)、(B)圖係本發明實施例4之放電燈之陽極之放大圖。
第6(a)~(c)圖係顯示習知放電燈之電極結構的概念圖。
1‧‧‧放電燈
2‧‧‧發光部
3‧‧‧密封管部
4‧‧‧燈座
5‧‧‧外部導棒
6‧‧‧金屬箔
7‧‧‧內部導棒
9‧‧‧陰極
10‧‧‧陽極
21‧‧‧凹部

Claims (5)

  1. 一種放電燈，包含有：發光管；一對於前述發光管內相對之圓柱狀電極；及將前述電極固持於前述發光管內之內部導棒，其特徵在於：前述電極於底面形成有設有與前述內部導棒之連接部的凹部，前述凹部形成於前述電極之背後，且深度大於孔徑。
  2. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中前述電極形成有從前述電極之側面側開口部貫穿至凹部側之開口部之貫穿孔。
  3. 如申請專利範圍第2項之放電燈，其中前述側面側開口部較前述凹部側開口部更靠近前述電極之放電端側。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之放電燈，其中當以前述電極之圓柱高度為L1 ，並以前述凹部之深度為L2 時，則(L1 /3)<L2 <(2L1 /3)。
  5. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中當以前述電極之外徑為D1 ，前述凹部內之內部導棒的最大外徑為D2 ，並以前述凹部之最大徑為D3 時，則(0.7×(D1 -D2 ))<D3 <(1.1×(D1 -D2 ))。
TW097108660A 2007-05-08 2008-03-12 放電燈用之電極結構 TWI434317B (zh)

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