TWI434318B - 放電燈 - Google Patents

Description

放電燈 發明領域

本發明係有關於一種用於照射紫外線之短弧型等之放電燈之電極構造，特別是有關於一種放電燈電極之前端錐形部具有用於放熱之放射狀溝槽之電極構造。

發明背景

以往，短弧型等之放電燈係作為照射紫外線之光源使用在形成半導體之配線圖案時，該放電燈係經由電極棒而藉由石英製封裝管將陽極保持於放電空間內，且於陽極在上或在下之狀態下垂直亮燈而加以使用。若使放電燈亮燈，則自陰極傳送而來之電子會與陽極碰撞而構成高熱，且陽極會蒸發、損耗，若電極損耗，則放電燈之內壁會因熱對流而變黑，且自發光管中央部開始上部側之內管壁會特別黑。為了加以預防，於陰極或陽極之前端部設置放射狀溝槽而提高放熱效果，又，使放電氣體沿著放射狀溝槽流動而防止電弧之搖晃，以下列舉數個與此相關之習知技藝例。

於專利文獻1中所揭示之「用於放電燈之電極」係作成使發射物質之機能長時間有效地發揮，如第4(a)圖所示，於陰極之前端部210形成特定溝槽230，並增加有助於電子放射之電極前端部210之實效表面積，且發射物質之表面擴散充足。於專利文獻2中所揭示之「放電燈」係防止放電燈中 的照射光之搖晃，如第4(b)圖所示，陰極及陽極係相對配置於封裝有稀有氣體之封體，且於陽極之前端部204設置有朝軸向呈放射狀延伸之溝槽205，由於可藉由該溝槽使電弧產生位置之渦流消失，因此，起因於渦流之電弧不穩會消失，同時可防止照射光之搖晃。

於專利文獻3中所揭示之「短弧型高壓放電燈」係改善來自電極之熱放射特性，並有效地降低電極溫度且抑制放射光之搖晃，如第4(c)圖所示，於電極之軀體部與前端具有錐形部，且相對於陽極軸L構成90°以下之溝槽係形成於陽極之錐形部221。於專利文獻4中所揭示之「用於放電燈之陽電極」係作成使為了提高冷卻效果而藉由微細加工形成於電極之散熱片於搬運時或製造時不會缺口或彎曲，如第4(d)圖所示，深度D為陽電極之直徑之12%以內且深度D與間距P之關係為D/P≧2之微細溝槽206係形成於軀部224之表面。

[專利文獻1]日本專利實開平02-082872號公報

[專利文獻2]專利第3327350號公報(特開平06-267502號公報)

[專利文獻3]專利第3846282號公報(特開2003-157794號公報)

[專利文獻4]專利第3838110號公報(特開2003-223865號公報)

發明揭示 發明欲解決之問題

然而，於習知放電燈之電極中卻具有以下問題，若僅藉由微細溝槽，則放熱效果不足，且陽極損耗而放電燈內變黑，若藉由利用金剛石切削器之切削加工於電極之前端部設置朝軸向呈放射狀延伸之矩形狀溝槽，則於切削過之 痕跡上會產生毛邊。由於此種毛邊銳利，因此溝槽角會構成刀具狀、鋸齒狀(肉刺、逆剝)或銼刀狀，依此，若溝槽角銳利，則於燈製造程序中會有損壞構成燈之構件之虞。

舉例言之，於放電燈之封裝程序中，在將電極放入封裝管內時，若與封裝管之開口部抵接，則封裝管會龜裂，又，若於封裝管內使電極移動或旋轉，則會削去封裝管內面且細玻璃碎片以異物形式進入燈內，又，若與發光管之內面接觸，則會刮傷發光管內面，依此，若於刮傷發光管內面之狀態下亮燈，則會以該瑕疵為起點而有燈破裂之虞。

在藉由卡合部保持陽極之情況下，於利用卡合部夾持陽極時，會藉由溝槽角削除卡合部，且會有卡合部之碎片附著於陽極而以異物形式帶入放電燈內之虞。於其他程序中，由於電極之前端銳利，因此，即便只有移動電極，亦會削去製造設備或工模之表面，更會有藉由構成鋸齒狀之部分抱住異物等而以雜質形式帶入放電燈內之虞，又，由於將雜質帶入放電燈內，因此燈之使用壽命會縮短。

特別是隨著近年來放電燈之大電力化，電極是非常重的，因此，接觸時之衝擊能會變大，由於因電極變重而使衝擊能大，因此必須慎重地進行將電極配置於發光管之所期望位置之作業，且作業效率明顯變差。為了使溝槽角銳利之部分平滑化，會進行整形修邊(削邊)，在溝槽條數眾多時，該加工明顯變得煩雜且製造效率差。

本發明之目的係解決前述習知問題，並防止因用以抑制電弧搖晃與進行陽極放熱之溝槽部所造成之燈構件之損 傷。

為了解決前述問題，本發明係構成一種放電燈，該放電燈係於發光管內相對地設置第1電極與第2電極，且前述第1電極具有圓柱狀之軀體部及圓錐台狀之前端部，前述第2電極係於該第2電極與前述第1電極間進行放電者，又，前述放電燈之前端部包含有：前端面，係進行放電者；側面部，係外徑小於軀體部之外徑者；及複數溝槽部，係呈放射狀，並自前端面沿著側面部延伸且未到達軀體部者，又，溝槽部之延長線皆未與軀體部及前端部交叉。

前端部係由具有前端面之第1圓錐台及與第1圓錐台及軀體部連結之第2圓錐台所構成，且第1圓錐台相對於軸之側面部角度比第2圓錐台大，或，由具有前端面之第1圓錐台、與第1圓錐台連結之第2圓錐台及與第2圓錐台及軀體部連結之第3圓錐台所構成，且第1圓錐台相對於軸之側面部角度比第2圓錐台大，第2圓錐台相對於軸之側面部角度比第3圓錐台大，或，由具有前端面之第1圓錐台、與第1圓錐台連結之第2圓錐台及與第2圓錐台及軀體部連結之第3圓錐台所構成，且第1圓錐台與第3圓錐台相對於軸之側面角度比第2圓錐台大。

或，前端部係將球、旋轉橢圓體或旋轉拋物面切斷成圓錐台狀之形狀，或，將球、旋轉橢圓體或旋轉拋物面切斷成圓錐台狀且擴大與軀體部連結之部分之鐘形狀，再 者，前端部之側面部係呈圓周狀地設置有微細溝槽。

藉由如前述所構成，即使設置用以提高陽極之放熱效果並抑制電弧搖晃之溝槽部，亦可防止因溝槽部之邊緣而損壞放電燈之構成構件或燈製造設備，且亦可防止將雜質帶入放電燈內。

圖式簡單說明

第1(a)~第1(e)圖係使用本發明實施例中之陽極之放電燈外觀圖。

第2(A)~第2(C)圖係本發明實施例中之陽極之放大圖。

第3(A)~第3(C)圖係本發明實施例中之陽極之其他例放大圖。

第4(a)~第4(d)圖係顯示習知放電燈之電極構造示意圖。

用以實施發明之最佳形態

以下參照第1至3圖，詳細說明本發明之較佳實施形態。

實施例

本發明之實施例係自前端面至錐形部中途，在比軀體部細之前端部側面設置複數放射狀溝槽部，且溝槽部之延長線皆未與軀體部及前端部交叉之陽極。

第1圖係使用本發明實施例中之陽極之放電燈外觀圖及顯示電極形狀之示意圖，於第1圖中，放電燈1係於內部 之電極間進行放電之燈，發光部2係藉由電極間之放電而發光之部分，且為密封電極而形成放電空間之玻璃構件。封裝管部3係氣密封裝閥之部分，燈座4係以機械方式保持燈同時用以供電之構件，放電燈1係經由燈座4固定於光源裝置上，燈座4則固定於封裝管部3。外部導線棒5係經由金屬箔自燈座朝電極供電之構件，金屬箔6則為電連接內部導線棒與外部導線棒之構件，內部導線棒7係支撐電極並供電之構件，且封裝管部3係藉由導電性金屬箔6連接內部導線棒7與外部導線棒5並氣密地封裝。陰極9係負側電極，陽極10則為正側電極，又，於陽極10之前端部設置有複數溝槽部且呈放射狀，陽極10與陰極9則相對配置於發光部2中。

將接近圓錐台形狀之電極前端部僅稱作錐形部或錐形面，其係包含有：如第1(b)圖所示般切下球面之一部分而作成接近圓錐台之形狀者；如第1(c)圖所示般切下旋轉拋物面之一部分而作成接近圓錐台之形狀者；如第1(d)圖所示般切下旋轉橢圓體之一部分而作成接近圓錐台之形狀者；或如第1(e)圖所示般作成鐘形者。又，將第1錐形部與第2錐形部統一稱作錐形部，前端面亦可為平面之圓板狀，且亦可為接近圓板之曲面。

第2圖係陽極之放大圖，第2(A)圖係陽極側面側之外觀圖，第2(B)圖係陽極前端側之外觀圖，第2(C)圖係第2(A)圖之C－C截面圖。於第2(A)、2(B)、2(C)圖中，前端部11係電極前端側之圓錐台狀部分，軀體部12係與前端部11連接之部分，且為電極之圓柱狀部分，後端部13係與軀體部 12連接之部分，且為電極後端側之圓錐台部分，前端面21係圓柱狀電極之前面，且為與陰極9間進行放電之面，第1錐形部22係與前端面21連接之圓錐台部分，且第2錐形部23係與第1錐形部連接之圓錐台部分。

軀體面25係圓柱狀電極之側面，後端面27係圓柱狀電極之底面，後端側錐形部26係與後端面27連接之圓錐台部分，錐形終端部28係構成軀體面之前端面側終端之圓周部分。電極保持孔14係設置於後端面27之孔穴，溝槽部31係設置成經過前端部之前端面至第2錐形部中途且具有矩形狀截面之溝槽，溝底面32係矩形狀溝槽之底面，溝側面33則為矩形狀溝槽之側面，溝緣部34係位於與電極軸平行之面內，且為錐形部或前端面與溝槽部之邊界的緣角部分，溝端部35係與電極軸呈繚繞之正交關係，且為前端面與溝槽部之邊界的軸側角部分。D₁ 係圓柱狀電極之外徑，D₂ 則為藉由複數溝端部所構成之最大徑，θ₁ 係第1錐形部之頂角(軸與母線之角度之2倍)，θ₂ 則為第2錐形部之頂角。

如第2(A)、2(B)、2(C)圖所示，陽極10係接近圓柱之形狀，且前端部11具有前端面21、第1錐形部22、第2錐形部23、溝槽部31，軀體部12具有軀體面25，後端部13則具有後端側錐形狀態部26、後端面27、電極保持孔14。溝槽部31之表面係由沿著第1錐形部22表面設置之溝底面32及沿著該溝底面設置於兩側且與溝底面垂直之溝側面33所構成，溝端部35係前端面或第2錐形部與溝底面交叉之角部分，溝緣部34則為前端面或錐形部與溝側面交叉之角部 分，且自前端面經過第2錐形部連續地形成，溝緣部34之兩端係與形成於前端面與第2錐形部之溝端部35連結，依此，溝槽部31會呈現藉由與溝底面接連之溝端部35及與溝側面接連之溝緣部34包圍之狀態。

於錐形部中，若將第1錐形部之頂角設為θ₁ 且將第2錐形部之頂角設為θ₂ 時，則作成0<θ₂ <θ₁ ，即，最接近前端面之圓錐台係作成相對於軸之側面角度大於其下一個圓錐台之錐形部。若沿著第1錐形部22之錐形面設置溝槽部31之溝底面32，則溝端部35會形成於前端面21與第2錐形部23之錐形面，且藉由溝槽部31之溝底面32連結前端面21與第2錐形部23之錐形面。再者，若將圓柱狀電極之外徑設為D₁ ，且將藉由形成於第2錐形部之複數溝端部所構成之最大徑設為D₂ 時，則作成D₁ >D₂ ，即，軀體部12之外徑大於溝槽部31之最大外徑。溝端部35與溝緣部34並未形成於越過錐形終端部28之軀體面25側，且在與軀體面25同一面上並未形成溝端部35與溝緣部34。

溝槽部係呈放射狀地設置四條，然而，為了增加放熱性，亦可呈放射狀地設置四十條左右之多數溝槽，又，雖然作成矩形狀溝槽，然而，亦可為V字狀溝槽或U字狀溝槽等，再者，除了前端部之溝槽部外，藉由於前端部或軀體部上朝電極之圓周方向設置微細溝槽，可增加電極之表面積並增加放熱效果。

第3圖係陽極之其他例放大圖，第3(A)圖係陽極側面側之外觀圖，第3(B)圖係陽極前端側之外觀圖，第3(C)圖係第 3(A)圖之C－C截面圖。於第3(A)、3(B)、3(C)圖中，陽極110係正側電極，前端部111係電極前端側之圓錐台部分，前端面121係圓柱狀電極之上面，且為與陰極間進行放電之面。

第1錐形部122係與前端面121連結之砲彈狀部分，第2錐形部123係與第1錐形部122連結之圓錐台部分，第3錐形部124係連結第2錐形部123與軀體面25之圓錐台部分。溝槽部131係設置成自前端部之前端面經過第2錐形部之溝槽，溝緣部134係位於與電極軸平行之面內，且為錐形部或前端面與溝槽部之邊界的緣角部分，溝端部135則與電極軸呈繚繞之正交關係，且為前端面與溝槽部之邊界的軸側角部分。

三個錐形面可為圓錐台，亦可切下球、旋轉拋物面、旋轉橢圓體或砲彈形之一部分而作成接近圓錐台之形狀，且亦可如第1(e)圖所示般藉由平滑之曲面連結三個圓錐台而作成軀體部側擴大之鐘形等。如第3(A)、3(B)、3(C)圖所示，複數溝槽部131係自前端部111之前端面121朝第2錐形部123設置成放射狀。

第2錐形部亦可為其頂角θ₂ 為0之圓柱狀，依此，若將第1錐形部之頂角設為θ₁ 且將第2錐形部之頂角設為θ₂ 時，則作成0≦θ₂ <θ₁ 。溝槽部係設置到此種第2錐形部之中途，且溝槽部131之溝底面132設置成第2錐形部123之錐形面平行，溝端部135則形成於前端面121與第2錐形部123之錐形面。

再者，為了調整放電燈內之氣體自前端面朝軀體面之 流動，溝槽部必須自前端面朝第2錐形部開放，又，第3錐形部係作成不會阻斷放電燈之氣體流，因此，溝底面132之延長面係作成不會與第3錐形部交叉。再者，縮小第2錐形部之頂角與第3錐形部之頂角差，使氣體流於第2錐形部與第3錐形部之邊界不會不穩，依據該等理由，若將第3錐形部之頂角設為θ₃ ，則作成0≦θ₂ <θ₃ ≦θ₁ 。

其次，參照第2圖，說明陽極之作法。與習知相同，可在將複數溝槽部自前端面至軀體面呈放射狀地設置於圓錐狀之前端部後，藉由使用旋盤削出第2錐形部來製作。其他方法係亦可將複數溝槽部自前端面至第2錐形部呈放射狀地設置於業已預先削出第2錐形部之電極前端部來製作，藉由該等方法所作成之溝槽部係溝端部或溝緣部特別銳利。

其次，參照第3圖，說明其他例之陽極之作法。可在將複數溝槽部自前端面經過軀體面呈放射狀地刻在砲彈狀之前端部後，藉由使用旋盤削出第2錐形部與第3錐形部來製作。其他方法亦包含有以下方法，即：將複數溝槽部自前端面至第2錐形部呈放射狀地刻在業已預先削出第2錐形部與第3錐形部之電極前端部者。

其次，說明陽極之溝槽部之機能。即使設置用以增加錐形面之表面積而降低陽極前端部之溫度且抑制電極蒸發而防止燈變黑並延長燈之使用壽命的溝槽部，由於溝槽部之形狀係依前述來作成，因此可防止燈構件之損壞等，即，由於溝端部與溝緣部並未越過錐形終端部而形成於軀體面側，因此可防止因溝緣部或溝端部而損壞或削除構成燈之 其他構件等，同時可防止雜質被帶入燈之內部。

再者，雖然將溝槽部作到前端部之中途，然而，由於自前端面朝第2錐形部之溝槽部係朝軀體面方向開放，因此可調整自前端面朝軀體面之放電氣體之流動，且電弧不會不穩。

其次，說明將溝槽部設置到第3錐形部之陽極，此時，作成0<θ₃ <θ₂ <θ₁ ，即，構成三段之凸形錐形部。溝槽部係設置到該第3錐形部之中途，且沿著第2錐形部123之錐形面設置溝槽部131之溝底面132，並於前端面121與第3錐形部124之錐形面形成溝端部135，又，藉由溝槽部131之溝底面132連結前端面21與第3錐形部124之錐形面，且該陽極之機能係與第2圖所示者相同。

如前所述，於本發明之實施例中，由於陽極係構成為於比軀體部細之前端部側面設置有複數放射狀溝槽部且溝槽部之延長線皆未與軀體部及前端部交叉，因此可防止因溝槽部之邊緣所造成之燈構成構件之損壞。

產業之可利用性

本發明之放電燈適合使用在電極之溫度上升少且使用壽命長之紫外線照射用放電燈。

1‧‧‧放電燈

2‧‧‧發光部

3‧‧‧封裝管部

4‧‧‧燈座

5‧‧‧外部導線棒

6‧‧‧金屬箔

7‧‧‧內部導線棒

9‧‧‧陰極

10，110‧‧‧陽極

11，111‧‧‧前端部

12‧‧‧軀體部

13‧‧‧後端部

14‧‧‧電極保持孔

21，121‧‧‧前端面

22，122‧‧‧第1錐形部

23，123‧‧‧第2錐形部

25‧‧‧軀體面

26‧‧‧後端側錐形部

27‧‧‧後端面

28，128‧‧‧錐形終端部

31，131‧‧‧溝槽部

32，132‧‧‧溝底面

33，133‧‧‧溝側面

34，134‧‧‧溝緣部

35，135‧‧‧溝端部

124‧‧‧第3錐形部

第1(a)~第1(e)圖係使用本發明實施例中之陽極之放電燈外觀圖。

第2(A)~第2(C)圖係本發明實施例中之陽極之放大圖。

第3(A)~第3(C)圖係本發明實施例中之陽極之其他例放大圖。

第4(a)~第4(d)圖係顯示習知放電燈之電極構造示意圖。

1‧‧‧放電燈

2‧‧‧發光部

3‧‧‧封裝管部

4‧‧‧燈座

5‧‧‧外部導線棒

6‧‧‧金屬箔

7‧‧‧內部導線棒

9‧‧‧陰極

10‧‧‧陽極

Claims (7)

1. 一種放電燈，係於發光管內相對地設置第1電極與第2電極，且前述第1電極具有圓柱狀之軀體部及圓錐台狀之前端部，前述第2電極係於該第2電極與前述第1電極間進行放電者，其特徵在於前述前端部包含有：前端面，係進行放電者；側面部，係外徑小於前述軀體部之外徑者；及複數溝槽部，係呈放射狀，並自前述前端面沿著前述側面部延伸且未到達前述軀體部者，又，前述溝槽部之延長線皆未與前述軀體部及前述前端部交叉。
2. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中前述前端部係由具有前述前端面之第1圓錐台、及與前述第1圓錐台及前述軀體部連結之第2圓錐台所構成，且前述第1圓錐台相對於軸之側面部角度比前述第2圓錐台大。
3. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中前述前端部係由具有前述前端面之第1圓錐台、與前述第1圓錐台連結之第2圓錐台、及與前述第2圓錐台及前述軀體部連結之第3圓錐台所構成，且前述第1圓錐台相對於軸之側面部角度比前述第2圓錐台大，前述第2圓錐台相對於軸之側面部角度比前述第3圓錐台大。
4. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中前述前端部係由具有前述前端面之第1圓錐台、與前述第1圓錐台連結之第2圓錐台、及與前述第2圓錐台及前述軀體部連結之第 3圓錐台所構成，且前述第1圓錐台與前述第3圓錐台相對於軸之側面角度比前述第2圓錐台大。
5. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中前述前端部係將球、旋轉橢圓體或旋轉拋物面切斷成圓錐台狀之形狀。
6. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中前述前端部係將球、旋轉橢圓體或旋轉拋物面切斷成圓錐台狀且擴大與前述軀體部連結之部分之鐘形狀。
7. 如申請專利範圍第2至6項中任一項之放電燈，其中前述前端部之側面部係呈圓周狀地設置有微細溝槽。