TWI765960B - 高壓放電燈 - Google Patents

Abstract

本發明之絕緣子(30)具有將形成於發光管(10)之另一側管部(15)與反射器(20)之插入孔(23)之間之空間(s)和外部連通的開放部(34)，且，一側管部(14)之長度(L1)較另一側管部(15)之長度(L2)更長。藉此，提供一種可提高冷卻效率而可謀求照度提高之高壓放電燈。

Description

高壓放電燈

本發明係關於一種高壓放電燈，更詳細而言，係關於一種構成曝光裝置之多燈之光源部之高壓放電燈。

近年來，於製造平板顯示器裝置之彩色濾光片、或印刷配線基板時使用之曝光裝置中，由於要求曝光區域之擴大，故要求亦提高光源部之輸出。因此，已知有多種使用複數個於製造成本等方面有利且照度相對較低之高壓放電燈而構成光源部者(例如，參照專利文獻1)。 如圖8所示，作為先前之高壓放電燈100，主要具備：發光管110，其放電而發出光；反射器120，其使來自發光管110之光具有指向性而出射；絕緣子130，其將發光管110及反射器120固定；及導線140，其與發光管110電性連接。於發光管110內，設置有具有封入有鹵素氣體、水銀、啟動用氬等之內部空間之發光部111、將發光部111之內部空間密封之一對密封部112、113、及於發光部111內彼此對向地配置之一對電極114、115。 又，於專利文獻1所記載之光源裝置中，於絕緣子130之內部設置有白熾燈131，以能夠高精度、短時間且低成本地檢查放電燈100是否為純正品。 進而，關於專利文獻2所記載之光照射裝置，記載有如下內容，即，於將複數個燈於匣盒中定位而使用之構成中，於各燈之基底構件形成用以將各燈冷卻之冷卻路。 先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本專利特開2016-200751號公報 專利文獻2：日本專利特開2012-113269號公報

[發明所欲解決之問題] 且說，於高壓放電燈中，亦要求每個燈之照度提高。因此，於發光部內之亮點之能量之量增加，故要求進一步改善冷卻效率。 本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種可提高冷卻效率而謀求照度提高之高壓放電燈。 [解決問題之技術手段] 本發明之上述目的藉由下述構成而達成。 (1)一種高壓放電燈，其特徵在於具備： 玻璃製之發光管，其具有將一對電極對向配置之橢圓體狀或球面狀之發光管部、及連接於該發光管部之兩端部且沿著上述一對電極之長度軸線延伸之一對側管部； 反射器，其具有設置於上述長度軸線方向之一側且一上述側管部突出之開口部、圍繞上述長度軸線形成之抛物面狀之反射面、及形成於上述長度軸線方向之另一側且可供另一上述側管部具有間隙地插入之插入孔；及 絕緣子，其將上述發光管及上述反射器分別固定； 上述絕緣子具有將形成於上述另一側管部與上述反射器之插入孔之間之空間和外部連通的開放部，且 上述一側管部之長度較上述另一側管部之長度更長。 (2)如(1)之高壓放電燈，其特徵在於上述一側管部配置於上述燈之無感區域內。 (3)如(1)或(2)之高壓放電燈，其特徵在於：於上述反射器，設置有鄰接於上述開口部且垂直於上述長度軸線方向之平坦面，且 於上述長度軸線方向上，於自上述發光管部之中心至上述反射器之平坦面之距離設為L4時，自上述反射器之平坦面至上述一側管部之距離L3為0.2×L4≦L3≦1.0×L4。 [發明之效果] 根據本發明之高壓放電燈，絕緣子具有將形成於發光管之另一側管部與反射器之插入孔之間之空間和外部連通的開放部，又，一側管部之長度較另一側管部之長度長。藉此，可提高於發光管之兩側管部之冷卻效率，而可謀求燈本身之照度提高。

以下，參照圖1～圖6，對本發明之一實施形態之高壓放電燈詳細地進行說明。 如圖1所示，本實施形態之高壓放電燈1主要具備：玻璃製之發光管10，其放電而發出光；反射器20，其使來自發光管10之光具有指向性而出射；絕緣子30，其將發光管10及反射器20分別固定，及導線16、17(參照圖4)，其等與發光管10電性連接。 如圖3所示，發光管10具有：橢圓體狀之發光管部13，其對向地配置有一對電極11、12；及一對側管部14、15，其等連接於該發光管部13之兩端部，且沿著一對電極11、12之長度軸線X延伸。又，於發光管部13之內部空間內，封入有鹵素氣體、水銀、啟動用氬等，一對側管部14、15將發光管部13之內部空間密封。再者，發光管部13之形狀亦可為球面狀。 反射器20具有：開口部21，其設置於長度軸線X方向之一側，且突出有一側管部14；抛物面狀之反射面22，其圍繞長度軸線X形成；及插入孔23，其形成於長度軸線X方向之另一側，且可供另一側管部15具有間隙g地插入。 發光管10中，將延伸至一側管部14內之一電極11設為陽極(anode)，將延伸至另一側管部15內之另一電極12設為陰極(cathode)。其原因在於，一般而言，於直流放電燈中電極之前端形狀之尺寸為(陰極)＜(陽極)，故藉由放電發出之光於陽極側被遮擋之角度較於陰極側被遮擋之角度大。另一方面，反射器20為了增大於開口部21側接收之光之角度而必須使反射器20變深。因此，藉由將遮光角度較大之陽極設置於反射器20之開口部21側，與將陰極設置於開口部21側相比，可使反射器20小型化。 自一側管部14之前端部、及另一側管部15之基端部延伸之電線分別連接於用於供電之一對導線16、17。再者，與一側管部14連接之導線16經由安裝於反射器20之支座24而導出至外部。 反射器20於碗狀之底部之外側覆蓋絕緣子30之基底部31覆蓋，且將其接合部以接著劑固定(參照圖4)。又，絕緣子30之基底部31之筒狀之中央部分具備保持插入反射器20之插入孔23內之另一側管部15之基端側部分之保持部32。另一側管部15於該保持部32與絕緣子30以接著劑固定。 因此，反射器20及發光管10之另一側管部15分別固定於絕緣子30，反射器20與發光管10未接著，另一側管部15與反射器20之插入孔23之間之間隙形成空間s。 絕緣子30具有上述基底部31、及連同保持部32而覆蓋該基底部31之後方之罩部33。罩部33之底部33a平坦地形成。 因此，亦可藉由使未圖示之燈固定罩抵接於該平坦之底部33a，將該燈固定罩與圖6所示之燈座40結合，而將燈1固定於燈座40。 返回至圖3，絕緣子30之基底部31具有2個開放部34，該等2個開放部34將另一側管部15與反射器20之插入孔23之間之空間s和外部連通，並且將另一側管部15向外部開放。而且，如圖6所示，於燈1安裝於燈座40之狀態下，藉由在燈座40之後方抽吸空氣而進行排氣，使得自燈1之正面引入之空氣通過空間s及開放部34而將發光管10冷卻。因此，空間s及開放部34形成冷卻路。 再者，如圖4所示，於絕緣子30之基底部31與罩部33之間之收容空間，配置有作為電阻器之白熾燈35，且與外部之供電導線36連接。該白熾燈35之燈絲35a由於為電阻器，故其電阻值會受周圍之溫度影響而變化。再者，供電導線36連接於與導線16、17為不同系統之電源。又，該白熾燈35為了不被通過冷卻路之空氣冷卻，而配置於該收容空間。例如，可對白熾燈35供給電流，測定白熾燈35之燈絲35a之兩端之電壓，並將該電壓與預先調查之電壓及溫度之資料庫進行對照，而管理燈之溫度或冷卻狀態。或者，對白熾燈35供給充分大之電流，進行白熾燈35之燈絲35a之熔斷。亦可利用判定電路確認熔斷之有無而進行使用歷程管理。 再者，作為電阻器，除白熾燈35以外，亦可使用金屬皮膜電阻、碳電阻、金屬導線、熱電偶、雙金屬等進行壽命管理或溫度管理。 又，白熾燈35可存在於燈1之絕緣子30之內部，亦可配置於絕緣子30之外側而與供電導線36連接。 又，反射器20之開口部21之外緣形成為角部經實施倒角之大致正方形狀，4個角部中之1個設為對準用之凹口26，設為與3個角部不同之形狀。藉此，若燈1安裝於燈座40，則燈1全部向同一方向對準。 發光管10由於位於上側之部分之溫度變高，故若增加通過上側之空氣之量，則冷卻效率提高。 因此，於組入有燈座40之照明裝置中，較佳為以形成於絕緣子30之2個開放部34位於上下方向之方式，將燈1對準而安裝於燈座40。 又，亦可以使位於上側之開放部34之開口面積較位於下側之開放部34之開口面積大之方式，使絕緣子30之形狀不對稱，而進一步提高冷卻效率。例如，於本實施形態中，如圖1所示，開放部34之開口間隙g由通過長度軸線X之2個平面規定，可藉由改變由該2個平面形成之角度而變更該開口間隙g、進而開口面積。 此處，於本實施形態之燈1中，為了謀求照度提高，而使於發光管部13之能量之量增大，伴隨於此，於發光管部13之溫度變得較先前者高。另一方面，就耐熱性之觀點而言，自一側管部14及另一側管部15延伸之電線與導線16、17之連接部分必須相對降低溫度。 因此，於本實施形態中，將一側管部14之長度L1設計為較另一側管部15之長度L2長。即，另一側管部15藉由暴露於通過冷卻路內之空氣，而與一側管部14相比散熱作用較高。相對於此，一側管部14藉由形成為較另一側管部15長，而將發光管部13至來自一側管部14之電線與導線16之連接部分之距離拉開，進而謀求於該連接部分之溫度之降低。因此，可於發光管10之兩側管部14、15提高冷卻效率。 具體而言，於本實施形態中，一側管部14之長度L1相對於另一側管部15之長度L2設定為1.1～1.4倍。 又，如圖4所示，一側管部14為了不阻擋來自燈1之光，而配置於燈1之無感區域A內。 如圖5(a)所示，於發光管部13中，藉由一對電極11、12間之放電而於亮點P產生之光呈放射狀擴散，藉由存在電極11、12，而光之定向分佈成為如斜線部B般，於電極11、12延伸之方向上形成陰影。 又，如圖5(b)所示，反射器20係抛物面，發光管10之亮點P配置於抛物面之焦點。因此，自亮點P發出之光線如一點鏈線所示般，於反射器20之反射面22反射而成為平行光。然而，由於亮點P自焦點偏移、及亮點P具有有限之尺寸，故實際上包含虛線所示之光線，因此，並非全部成為平行光。若考慮包含該平行光之所有光線之方向，則於反射器20反射後之光進而全部通過圖5(b)所示之斜線部C。而且，與此相對，若將所有反射光均不通過之位置設為無感區域A，則一側管部14如圖4所示配置於燈1之無感區域A內，故不會阻擋於反射器20反射後之光。該無感區域A藉由設計反射器20之抛物面之形狀而形成。 因此，於反射器20設置有平坦面25，該平坦面25鄰接於開口部21，規定反射器20之軸向一端，且垂直於長度軸線X方向，一側管部14之自該平坦面25之突出長度變長。即，如圖3所示，於長度軸線X方向上，於將自發光管部13之中心至反射器20之平坦面25之距離設為L4時，自反射器20之該平坦面25至一側管部14之前端之距離L3設定為0.2×L4≦L3≦1.0×L4。 各側管部14、15之管徑係以相對於各側管部14、15之長度L1、L2能夠確保強度之粗度，且以一側管部14不自燈1之無感區域A露出之方式設定。 此處，如圖3所示，若將各側管部14、15之管徑設為D1，則相對於一側管部14之長度L1，設定為D1≦0.4×L1。 又，一側管部14及另一側管部15分別設為圓筒狀，且使彼此之管徑相同而為D1。各側管部14、15與發光管部13連接，發光管部13經由各側管部14、15與導線16、17連接。發光管部13之溫度非常高，但導線16、17為了防止氧化而必須降低溫度，藉由在各側管部14、15形成溫度梯度而實現導線16、17之溫度降低。 藉由將各側管部14、15之管徑D1設為相同而容易將與發光管部13連接之附近之溫度梯度於兩極設定為相同。另一方面，若於發光管部13之兩極溫度梯度差變大，則成為於玻璃內部積累應變而引發破裂之主要原因。 又，若將反射器20之開口徑設為D2，將假想之抛物面PA上之焦點位置設為f1，則較佳為設定為D2/f1＝7～10。藉由設定為該範圍，聚光位置成為大致1 m以上，從而可高效率地將光會聚於複眼透鏡。 藉由將如此構成之高壓放電燈1如圖6所示在燈座40中於縱向及橫向上各安裝複數個，而應用為曝光裝置用之光源部。又，藉由未圖示之排氣裝置將燈座40之背面側之空氣排出，而將來自燈座40之正面側之空氣以各高壓放電燈1之空間s作為冷卻路而引入至燈1，藉此可將各燈1冷卻。再者，燈座40之背面側亦可與燈固定罩協作而構成密閉空間，自該密閉空間排出空氣。 如以上所說明般，根據本實施形態之高壓放電燈，絕緣子30具有將形成於發光管10之另一側管部15與反射器20之插入孔23之間之空間s和外部連通之開放部34，且，一側管部14之長度L1較另一側管部15之長度L2更長。藉此，可提高發光管10之兩側管部14、15之冷卻效率，而可謀求燈本身之照度提高。 再者，本發明並不限定於上述實施形態，可適當進行變化、改良等。 例如，於本發明中，發光管與導線之連接方式或發光管內部之構成不限定於本實施形態者，可應用先前之任意者。 又，於本發明中，亦可使用如圖7所示之電路而進行壽命時間之管理。即，串聯配置之電阻器Ri與保險絲Fi(分別為i＝1、2、…、n，n為1，較佳為2以上之整數)並聯地配置n行。電阻器Ri之電阻值各不相同，保險絲Fi切斷之電流值各不相同。於管理壽命時間時，藉由自電源部50流通不同之電流，而每當經過特定時間時將各保險絲Fi切斷。再者，電源部50之r表示電源之內部電阻。 又，亦可藉由控制電源部50之電壓，將各保險絲Fi依序切斷，而進行壽命時間之管理。 進而，藉由利用判定電路判定所有電阻器Ri與保險絲Fi之合成電阻值，而可判別燈1之規格。於該情形時，即便於使規格不同之燈1點亮之狀態下，亦可進行壽命管理，可正常且安全地點亮。 再者，上述電路亦可不設置保險絲Fi，而將電阻值各不相同之複數個電阻器Ri並聯配置，藉由自電源部50流通不同之電流，而各電阻器Ri每當經過特定時間時依序熔斷。 又，電阻器可存在於燈1之絕緣子內部，亦可連接於謀求供電導線36與外部之電性接觸之未圖示之連接器部。於該情形時，電阻器亦必須連接於與對燈電極供給電力之導線16、17為不同系統之電源。 本發明係基於2017年2月2日申請之日本專利申請(日本專利特願2017-017856)者，其內容以參照之形式併入至本文中。

1‧‧‧高壓放電燈10‧‧‧發光管11‧‧‧電極12‧‧‧電極13‧‧‧發光管部14‧‧‧側管部15‧‧‧側管部16‧‧‧導線17‧‧‧導線20‧‧‧反射器21‧‧‧開口部22‧‧‧反射面23‧‧‧插入孔24‧‧‧支座25‧‧‧平坦面26‧‧‧凹口30‧‧‧絕緣子31‧‧‧基底部32‧‧‧保持部33‧‧‧罩部33a‧‧‧底部34‧‧‧開放部35‧‧‧白熾燈35a‧‧‧燈絲36‧‧‧供電導線40‧‧‧燈座50‧‧‧電源部100‧‧‧放電燈110‧‧‧發光管111‧‧‧發光部112‧‧‧密封部113‧‧‧密封部114‧‧‧電極115‧‧‧電極120‧‧‧反射器130‧‧‧絕緣子131‧‧‧白熾燈140‧‧‧導線A‧‧‧無感區域B‧‧‧斜線部C‧‧‧斜線部D1‧‧‧管徑D2‧‧‧開口徑f1‧‧‧焦點位置F1、F2、…、Fn‧‧‧保險絲g‧‧‧間隙L1‧‧‧一側管部之長度L2‧‧‧另一側管部之長度L3‧‧‧距離L4‧‧‧距離P‧‧‧亮點PA‧‧‧抛物面r‧‧‧內部電阻R1、R2、…、Rn‧‧‧電阻器s‧‧‧空間X‧‧‧長度軸線

圖1係本發明之一實施形態之高壓放電燈之立體圖。 圖2係圖1所示之高壓放電燈之側視圖。 圖3係圖1所示之高壓放電燈之剖視圖。 圖4係將圖1所示之高壓放電燈於與圖3正交之位置切斷所得之剖視圖。 圖5(a)係表示自亮點發出之光之定向分佈之圖，(b)係表示於反射器之反射面反射之光之定向分佈及無感區域之圖。 圖6係表示本實施形態之高壓放電燈安裝於燈座之狀態之立體圖。 圖7係表示用以管理燈之壽命時間之電路之圖。 圖8係表示先前之高壓放電燈之剖視圖。

1‧‧‧高壓放電燈

10‧‧‧發光管

11‧‧‧電極

12‧‧‧電極

13‧‧‧發光管部

14‧‧‧側管部

15‧‧‧側管部

16‧‧‧導線

20‧‧‧反射器

21‧‧‧開口部

22‧‧‧反射面

23‧‧‧插入孔

24‧‧‧支座

25‧‧‧平坦面

30‧‧‧絕緣子

31‧‧‧基底部

32‧‧‧保持部

33‧‧‧罩部

33a‧‧‧底部

34‧‧‧開放部

D1‧‧‧管徑

D2‧‧‧開口徑

f1‧‧‧焦點位置

L1‧‧‧長度

L2‧‧‧長度

L3‧‧‧距離

L4‧‧‧距離

PA‧‧‧抛物面

s‧‧‧空間

X‧‧‧長度軸線

Claims (3)

1. 一種高壓放電燈，其特徵在於具備：玻璃製之發光管，其具有將一對電極對向配置之橢圓體狀或球面狀之發光管部、及連接於該發光管部之兩端部且沿著上述一對電極之長度軸線延伸之一對側管部；反射器，其具有設置於上述長度軸線方向之一側且一上述側管部突出之開口部、圍繞上述長度軸線形成之抛物面狀之反射面、及形成於上述長度軸線方向之另一側且可供另一上述側管部具有間隙地插入之插入孔；及絕緣子，其將上述發光管及上述反射器分別固定；上述一側管部之長度較上述另一側管部之長度更長；上述絕緣子具有將形成於上述另一側管部與上述反射器之插入孔之間之空間和外部連通，並且將上述另一側管部向上述外部開放的2個開放部，且上述2個開放部之開口面積互不相同。
2. 如請求項1之高壓放電燈，其中上述一側管部配置於上述燈之無感區域內。
3. 如請求項1或2之高壓放電燈，其中於上述反射器，設置有鄰接於上述開口部且垂直於上述長度軸線方向之平坦面，且於上述長度軸線方向上，將自上述發光管部之中心至上述反射器之 平坦面之距離設為L4時，自上述反射器之平坦面至上述一側管部之距離L3為0.2×L4≦L3≦1.0×L4。

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