短弧型放電燈的制作方法

本發明涉及短弧型放電燈，尤其涉及具有在電極主體的密閉空間封入有傳熱體的電極的短弧型放電燈。

背景技術：

以往，在作為曝光半導體基板、液晶顯示用的液晶基板、印刷基板等的曝光裝置的紫外線照射光源而使用的短弧型放電燈中，其大輸出化不斷進展。在因該大輸出化而額定消耗功率變大時，產生如下問題：在燈中流動的電流值通常變大，由此電極接收電子沖撞的量變大而容易升溫進而熔融。

并且也會產生如下問題，構成電極的材料例如鎢蒸發而附著在發光管的內表面從而黑化，作為燈的放射能力下降。

為了解決這種電極材料的熔融、蒸發等的問題，例如日本特開2012－028168號公報中所公開的那樣，提出了具有在內部的密閉空間內封入有傳熱體的電極結構的短弧型放電燈。

在圖5、圖6中公開了該概略結構，在圖5中，示出了在發光管2內具有沿垂直方向對置配置的一對電極3、4的短弧型放電燈1。并且，如圖6(A)、圖6(B)所示，一對電極中位于上方的電極(該例中為陽極)4的電極主體5由容器部件6和蓋部件7構成，在其內部形成有密閉空間8。

并且，在上述密閉空間8中封入有傳熱體M，該傳熱體M由熱傳導率比構成電極4的材料例如鎢高的、在燈點燈時熔融的材料例如金、銀等構成。并且，在上述密閉空間8中填充有惰性氣體。

并且，在封入了傳熱體M的電極4的密閉空間8內設置有板狀的限制體10，該板狀的限制體10限制在點燈時熔融的溶融傳熱體M的對流沿周向轉動。

通過設為這樣的結構，上述傳熱體M在燈點燈時熔融，在密閉空間8內對流，將電極主體5頂端的熱傳遞至后端側，由此減少電極主體5的軸向上的溫度梯度，其結果取得如下效果：能夠降低頂端的溫度，由此，能夠抑制電極頂端的熔融以及蒸發。

另外進而，通過在上述密閉空間8內設置有限制體10，在點燈時熔融的熔融傳熱體M在密閉空間8內對流時，能夠限制/防止該對流在周向上轉動，因此很少因對流移動而產生電極的同一位置處的溫度變化，不會基于溫度變化產生高溫蠕變變形，電極頂端的熔融·蒸發防止功能能夠得到進一步完善。

然而，雖然傳熱體因燈點燈熔融，但在燈熄滅時凝固，并成為其附著到密閉空間的內壁上的狀態。該凝固后的傳熱體因再次點燈而再次熔融，此時，傳熱體從成為高溫的電極頂端側(下方側)開始熔融。此時，傳熱體的上方側為還未熔融的狀態，在其熔融之前，由溶融傳熱體對構成密閉空間的內壁作用壓力。

此時，如圖7所示，板狀限制體的姿勢不穩定，有時成為向某一邊傾斜的狀態，肩部與內壁抵接而推壓內壁。

電極的頂端側(下方側)成為更高溫狀態，由于比較有延展性，因此對溶融傳熱體的壓力以及限制體的推壓作用具有抵抗力，在處于比其低的溫度狀態的電極后方側(上方側)延展性缺乏，因溶融傳熱體的圧力以及限制體的推壓力會產生裂紋。一旦產生裂紋，則有可能以其為起點由溶融傳熱體的壓力一下子破壞電極。

專利文獻1：日本特開2012-028168號公報

技術實現要素：

本發明鑒于上述以往技術的問題點，提供一種如下結構的短弧型放電燈，位于垂直上方的電極所形成的密閉空間中封入有傳熱體并且設置有限 制體，該限制體由在上述密閉空間內沿電極的軸向延伸、并在徑向上橫截的板材構成，對溶融傳熱體的對流沿周向轉動進行限制，在點燈時熔融的傳熱體對流時，抑制該對流在密閉空間內沿周向轉動，并且不會通過上述板材對密閉空間的內壁尤其是電極后方側的內壁作用按壓力從而防止電極破損。

為了解決上述問題，本發明的特征在于，上述板材在形成上述密閉空間的上述電極的內壁側的側緣帶有傾斜，上述板材的上邊處的從電極中心軸到半徑方向的端部為止的長度被設定為，小于下邊處的從電極中心軸到半徑方向的端部為止的長度。

并且，其特征在于，上述板材的內壁側的側緣的上述下邊側具有沿上述電極的軸向的平行部分。

發明的效果

根據本發明，由于電極的密閉空間內所設置的板狀限制體的內壁側的側緣帶有斜度，且上邊側的長度小于下邊側的長度，因此，在電極的密閉空間的后方側，即使板狀限制體的姿態發生變化，在上邊側也不會與內壁抵接，在溫度比較低且延展性比較低的電極后方部位處不會作用基于板材的按壓力，因此不會產生裂紋。

并且，由于在板狀限制體的側緣的下邊側具有沿電極的軸向的平行部分，因此能夠以某種程度維持密閉空間內的板狀限制體的姿勢，從而抑制傾斜，并減輕向電極的推壓力。

附圖說明

圖1是本發明所涉及的放電燈的電極的剖面圖(A)及其橫剖面圖(B)。

圖2是僅表示本發明的限制體的主視圖。

圖3是其他實施例的剖面圖。

圖4是又一其他實施例的主視圖。

圖5是以往的短弧型放電燈。

圖6是以往的電極的剖面圖(A)及其橫剖面圖(B)。

圖7是說明以往的電極的不良情況的剖面圖。

符號說明

1 短弧型放電燈

2 發光管

3 陰極

4 陽極

5 陽極主體

6 容器部件

7 蓋部件

8 密閉空間

10 限制體

11～17 板材

11a 側緣

11b 上邊

11c 下邊

11d 平行部

12a 側緣

12b 上邊

12c 下邊

12d 平行部

M 傳熱體

X 電極中心軸

具體實施方式

圖1表示本發明的短弧型放電燈的電極結構，圖1(A)為其縱剖面圖、圖1(B)為其橫剖面圖。

在圖中，電極(陽極)4具有由容器部件6和蓋部件7構成的電極主體5，該電極主體5內形成有密閉空間8。并且，該密閉空間8內封入有 熱傳導率比鎢等電極材料高的傳熱體M。該傳熱體M例如由金或銀等金屬構成，熔點比電極材料低，點燈時，在密閉空間8內熔融。

并且，在上述電極4的密閉空間8內插入有板狀的限制體10。該限制體10在密閉空間8的大致中心軸上沿長度方向延伸，并且以沿徑向橫截的方式設置而具有與電極4的密閉空間8的內徑大致相同的尺寸。另外，限制體10的中心軸嚴格意義上講并非一定要位于電極4的中心軸上。

圖2示出了限制體10的細節，圖2(A)為側視圖，圖2(B)為其俯視圖。該實施例中，限制體10如由圖1(B)、圖2(B)可知的那樣，由相互交叉的板部件11、12構成。

并且，這些板部件11、12在形成上述密閉空間8的上述電極4的內壁側的側緣11a、12a帶有傾斜，上述板材11、12的上邊11b、12b處的從電極中心軸X到半徑方向的端部為止的長度L1被設為，小于下邊11c、12c處的從電極中心軸X到半徑方向的端部為止的長度L2(L1＜L2)。

另外，這里板部件的下邊是指位于被垂直配置的電極的頂端側的邊，上邊是指其相反側，即位于電極的根(日語：根元)側的邊。

圖3示出了限制體10的不同的實施例，圖3(A)中，限制體10俯視時由交叉成大致T字型一對板材13、14構成。圖3(B)中，限制體10由以等角度向三個方向擴展的板部件15、16、17構成。這些任一情況的板材13～17均沿電極4的長度方向延伸，并且成為在徑向上橫截的形狀，且上邊處的從電極中心軸X到半徑方向的端部為止的長度L1被設為，小于下邊處的從電極中心軸X到半徑方向的端部為止的長度L2(L1＜L2)。

根據上述的實施例，由于被設成，限制體的板材在其側緣帶有傾斜，上邊的長度L1小于下邊的長度L2，因此，在上邊附近，與密閉空間的內壁面之間形成大的間隙，點燈時，即使受到流動的溶融傳熱體的影響而限制體上產生傾斜，限制體的板材的上方的肩部也不會抵接并按壓于壁面，不會產生壁面損傷。特別是，在點燈初期，電極頂端側成為高溫，凝固的傳熱體開始熔融時，在電極的軸向的中間部位以及后端側，溫度不會如頂 端側那樣成為高溫，在沒成為金屬延展性高的狀態時，限制體的板材的上邊的角部不容易推撞到構成密閉空間的容器部件的內壁。由此，電極不容易因點燈時的熱應力而被破壞。

另外，即使存在板材的下方肩部與密閉空間的內壁面抵接的情況，也由于電極的頂端側在點燈時成為高溫，相比后端側具有充分的延展性，因此損傷的危險性低。

另外，限制體的板材的側緣處的傾斜不必是直線的，曲線的傾斜也可以。并且，對于傾斜的角度而言，傾斜越大則限制體損傷內壁的可能性越低，但是隨之限制溶融傳熱體的對流向周向的轉動的作用也降低，因此，優選為，例如上邊長度L1/下邊長度L2為0.45～0.94。

并且，向徑向外方突出的板材的個數為三個以上時，在密閉空間內設置時能夠進行3點支承，因此是優選的，但也可以為一個。進而，限制體的進行交叉的板材部分在與電極中心軸正交的截面上為非點對稱也可以。

進而，通過在板材的側緣上設置傾斜，還具有重心向限制體的下方移動、在密閉空間內姿勢容易穩定的效果。

圖4中示出了又一其他實施例。在該實施例中，構成限制體10的板材11、12的側緣11a、12a的下邊側的一定區域不帶傾斜，而形成沿著電極軸向的平行部分11d、12d。

其他結構與圖1、圖2中示出的實施例同樣。該平行部11d、12d與密閉空間8的內壁隔開一點點距離地接近，在限制體10的姿勢要從沿著電極中心軸的狀態傾斜時，該直線延長部因內壁而被限制活動，從而穩定姿勢。

為了驗證本發明的效果進行了以下的實驗。

燈的規格如下所述。

＜發光管＞

材料：石英玻璃

電極間距離：6mm

封入物：水銀2.0mg/cc、氬100kPa

＜陽極＞

材料：鎢

胴體部(容器部件)的外徑：25mm

電極主體內容積：6cm³

壁厚：5.5mm

傳熱體：(銀)4.7cm³

封入氣體：(氬)100kPa

＜點燈姿態＞

使陽極為上方的垂直點燈

＜額定值＞

額定電流：150A

額定功率：5kW

＜限制體＞

長度：16mm

上邊的長度：7mm

下邊的長度：13.8mm

厚度：2mm

＜點燈實驗概要＞

·對放電燈的點燈滅燈實驗

·以額定功率點燈15分-滅燈120分×30組

實驗結束后，拆卸電極并確認限制體時沒有破損，電極也沒有破壞。

如以上，根據本發明，具有在電極主體的密閉空間中封入有傳熱體并設置有對溶融傳熱體的對流沿周向轉動進行限制的板狀的限制體的電極的短弧型放電燈中，構成上述限制體的板材在形成上述密閉空間的上述電極的內壁側的側緣帶有傾斜，上述板材的上邊處的從電極中心軸到半徑方向的端部為止的長度被設定為，小于下邊處的從電極中心軸到半徑方向的端部為止的長度，因此即使存在板材因溶融傳熱體而發生傾斜的情況，該板材的上方肩部也不會抵接并按壓于密閉空間的內壁，能夠防止損傷電極的情況。