放電燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及短弧型放電燈，尤其涉及放電燈的密封結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在短弧型放電燈中，在封入了電極的發(fā)光管的兩端一體地形成有玻璃制的密封 管，在密封管內(nèi)，借助筒狀玻璃管保持有支撐電極的電極支撐棒。在基于金屬箱的密封結(jié)構(gòu) 中，借助熱使密封管的直徑縮小，使密封管熔敷于玻璃管。由此，金屬箱被密封，發(fā)光管內(nèi)成 為氣密狀態(tài)。
[0003] 在半導(dǎo)體、液晶制造領(lǐng)域中，為了提高生產(chǎn)效率，短弧型放電燈的大功率化得到了 發(fā)展。因此，對(duì)于額定功率大的放電燈，使金屬環(huán)固定于電極支撐棒，使多個(gè)金屬箱熔敷于 金屬環(huán)。由此，經(jīng)由金屬箱、金屬環(huán)、電極支撐棒供給電力（例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 在燈點(diǎn)亮中，當(dāng)由于金屬環(huán)和密封管的熱膨脹率之差而在金屬環(huán)附近產(chǎn)生裂紋 時(shí)，高溫狀態(tài)的金屬環(huán)與外部氣體接觸而氧化，導(dǎo)致金屬箱熔斷?；蛘哂锌赡苡捎诹鸭y的發(fā) 展而使發(fā)光管破裂。為了防止裂紋的產(chǎn)生，公知有將密封管形成為雙層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，在金屬 環(huán)和金屬箱中流過(guò)的電流的電流密度不超過(guò)極限值的范圍內(nèi)，確定密封管的厚度（參照專 利文獻(xiàn)2)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2007 - 115414號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2007 - 095328號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題
[0010] 在放電燈中，為了實(shí)現(xiàn)精密的曝光，有時(shí)使封入水銀量極少，由此，得到峰值半幅 值寬度變小且峰值波長(zhǎng)附近顯著的光譜分布特性。在封入水銀量少的這種放電燈中，在低 電壓下發(fā)光，成為穩(wěn)定點(diǎn)亮狀態(tài)。其結(jié)果是，在大功率（3kW以上）的放電燈中，在燈點(diǎn)亮?xí)r 流過(guò)的電流成為高電流值（例如130A以上）。
[0011] 由于在金屬箱、金屬環(huán)中流過(guò)的電流值變高而產(chǎn)生更多的熱，特別是，在金屬環(huán)及 金屬箱與密封管之間的接觸面上，向密封管作用較大的熱應(yīng)力。但是，在密封部外徑小的短 弧型放電燈等的情況下，密封管難以采用雙層結(jié)構(gòu)，并且金屬箱的厚度也受限制。因此，無(wú) 法充分防止在金屬環(huán)附近產(chǎn)生裂紋。
[0012] 因此，對(duì)于高輸出、大電流型的短弧型放電燈（特別是單層密封管結(jié)構(gòu)的情況）， 要求在燈點(diǎn)亮中抑制密封管產(chǎn)生裂紋。
[0013] 用于解決課題的手段
[0014] 本發(fā)明的放電燈具有：電極支撐棒，其設(shè)置于與發(fā)光管一體地形成的密封管內(nèi)，對(duì) 所述發(fā)光管內(nèi)的電極進(jìn)行支撐；電連接棒，其與外部電源電連接；玻璃部件，其插入有所述 電極支撐棒和所述電連接棒，并熔敷于所述密封管；多個(gè)帶狀金屬箱，它們沿著所述玻璃部 件的外表面延伸；以及一對(duì)環(huán)狀部件，它們將所述帶狀金屬箱與所述電極支撐棒及所述電 連接棒電連接。
[0015] 環(huán)狀部件為導(dǎo)電性部件即可，例如能夠由金屬環(huán)等構(gòu)成，多個(gè)金屬箱與環(huán)外表面 連接。玻璃部件能夠構(gòu)成為在兩端形成有軸孔的筒狀玻璃。
[0016] 在本發(fā)明中，額定功率為3kW以上，穩(wěn)定點(diǎn)亮中的電流值為130A以上，所述發(fā)光管 內(nèi)的封入水銀量為7mg/ CC以下，以滿足以下式子的方式確定所述帶狀金屬箱的厚度。
[0017] σ = 7· 54X 105T - 6X107
[0018] T=L 92(I/nwd)+98. 9
[0019] σ ^ I. 20 X IO8
[0020] 其中，σ (Pa)為從所述環(huán)狀部件的外表面向所述密封管的內(nèi)表面作用的熱應(yīng)力， T(°C)為所述密封管的外表面溫度，I (A)為穩(wěn)定點(diǎn)亮中的電流值，η為所述帶狀金屬箱的片 數(shù)，w(mm)為所述帶狀金屬箱的寬度，d(mm)為所述帶狀金屬箱的厚度。
[0021] 另外，可以設(shè)一對(duì)環(huán)狀部件雙方的熱應(yīng)力為σ、外表面溫度為T，或者也可以對(duì)一 個(gè)環(huán)狀部件進(jìn)行限定。只要在容易產(chǎn)生由大電流引起的裂紋的密封管與環(huán)狀部件連接的連 接部處確定即可。
[0022] 在本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)：在額定功率大、在低電壓下點(diǎn)亮并且密封管外徑小的放電燈等 中，在燈點(diǎn)亮中由金屬箱產(chǎn)生的熱影響到作用于密封管內(nèi)表面與金屬環(huán)等導(dǎo)電性環(huán)狀部件 外表面之間的接觸面的熱應(yīng)力，將金屬箱的厚度確定為特有的厚度，使得即便金屬箱流過(guò) 大電流也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。通過(guò)應(yīng)用具有至今為止認(rèn)為是不必要的厚度的金屬箱，能夠?qū)崿F(xiàn) 耐久性優(yōu)越的放電燈。
[0023] 針對(duì)密封管外徑比較小的短型放電燈，能夠有效地抑制裂紋的產(chǎn)生，能夠應(yīng)用于 密封管滿足以下式子的放電燈。
[0024] I/L 彡 5
[0025] 若密封管的外表面溫度過(guò)低，則密封管與發(fā)光管的溫度差變大，由此產(chǎn)生熱變形。 另一方面，若外表面溫度過(guò)高，則燈頭部與密封管的溫度差變大，由此產(chǎn)生熱變形。因此，以 滿足以下式子的方式確定燈穩(wěn)定點(diǎn)亮中的所述密封管的外表面溫度即可。
[0026] 150 ^ T ^ 800
[0027] 本發(fā)明的另一方式中的放電燈具有：電極支撐棒，其設(shè)置于與發(fā)光管一體地形成 的密封管內(nèi)，對(duì)所述發(fā)光管內(nèi)的電極進(jìn)行支撐；電連接棒，其與外部電源電連接；玻璃部 件，其插入有所述電極支撐棒和所述電連接棒，并熔敷于所述密封管；多個(gè)帶狀金屬箱，它 們沿著所述玻璃部件的外表面延伸；以及環(huán)狀部件，其將所述帶狀金屬箱與所述電連接棒 電連接，以滿足以下式子的方式確定所述帶狀金屬箱的厚度。
[0028] σ^Ι. 20 X IO8
[0029] 其中，σ (Pa)為從所述環(huán)狀部件的外表面向所述密封管的內(nèi)表面作用的熱應(yīng)力。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，能夠得到具有可靠性高的密封結(jié)構(gòu)的放電燈，該密封結(jié)構(gòu)在點(diǎn)亮中 防止在密封管內(nèi)產(chǎn)生裂紋。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1是作為本實(shí)施方式的短弧型放電燈的概略剖視圖。
[0033] 圖2是陰極偵賠封管的概略剖視圖。
[0034] 圖3是示出密封管外表面溫度與熱應(yīng)力之間的關(guān)系的圖表。
[0035] 圖4是示出在金屬箱中流過(guò)的電流的電流密度與密封管外表面溫度之間的關(guān)系 的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0037] 圖1是作為本實(shí)施方式的短弧型放電燈的概略剖視圖。
[0038] 短弧型放電燈10是使陽(yáng)極14和陰極16在由石英玻璃構(gòu)成的球狀發(fā)光管12內(nèi)相 對(duì)配置的燈，石英玻璃的密封管20、60以相對(duì)的方式一體地形成于發(fā)光管12的兩端。密封 管20、60的兩端被燈頭80A、80B封閉。
[0039] 在密封管20、60的內(nèi)部，分別封入有部件（以下稱為安裝部件）18A、18B，所述部件 18A、18B支撐陽(yáng)極14和陰極16,并且對(duì)發(fā)光管12內(nèi)的放電空間11進(jìn)行密封。在放電空間 11中密封有水銀和稀有氣體。
[0040] 短弧型放電燈10是額定功率3kW以上的高輸出放電燈，另一方面，密封管外徑比 較小，并且為了形成具有峰值波長(zhǎng)附近顯著的光譜分布特性的照明光，將發(fā)行管內(nèi)的水銀 封入量確定為7mg/cc以下。因此，穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的電壓值低，相反電流值大，電流值達(dá)到130A 以上。
[0041] 圖2是陰極側(cè)密封管的概略剖視圖。另外，陽(yáng)極側(cè)密封管也同樣地構(gòu)成。
[0042] 如圖2所示，在封入有安裝部件18B的密封管60內(nèi)部設(shè)置有支撐陰極16的電極 支撐棒17B，電極支撐棒17B沿軸向配設(shè)。電極支撐棒17B貫插在形成于圓筒狀的厚壁玻璃 管22 (以下稱為電極側(cè)玻璃管）的軸孔中，并且由電極側(cè)玻璃管22保持。
[0043] 電極支撐棒17B未延伸至密封管60的端部，而是隔著規(guī)定的間隔與金屬制的導(dǎo)棒 (電連接棒）19B同軸地相對(duì)配置。電極支撐棒17B和導(dǎo)棒19B插入于設(shè)在厚壁的筒狀玻 璃部件（以下稱為外側(cè)玻璃部件）26的兩端的插入孔中，外側(cè)玻璃部件26保持電極支撐棒 17B和導(dǎo)棒19B。導(dǎo)棒19B與外部的導(dǎo)線（未圖示）連接，該導(dǎo)線與電源部（未圖示）相連。
[0044] 在外側(cè)玻璃部件26的兩端分別貼緊配置有金屬環(huán)（環(huán)狀部件）23、25,電極支撐 棒17B和導(dǎo)棒19B被插入并焊接于金屬環(huán)23、25的軸孔。靠近發(fā)光管12的金屬環(huán)（以下 稱為內(nèi)側(cè)金屬環(huán)）23與電極側(cè)玻璃管22抵接，另一金屬環(huán)（以下稱為外側(cè)金屬環(huán)）25與厚 壁的固定玻璃管28抵接，該厚壁的固定玻璃管28供該導(dǎo)棒19B軸向貫插并對(duì)其進(jìn)行保持。
[0045] 在內(nèi)側(cè)金屬環(huán)23和外側(cè)金屬環(huán)25之間，多個(gè)帶狀金屬箱27沿著外側(cè)玻璃部件26 的外表面在軸向上延伸，且沿著周向以等間隔被配置。并且，多個(gè)帶狀金屬箱27各自的兩 端焊接于內(nèi)側(cè)金屬環(huán)23和外側(cè)金屬環(huán)25的圓周面。外側(cè)金屬環(huán)25使導(dǎo)棒19B與帶狀金 屬箱27電連接，內(nèi)側(cè)金屬環(huán)23使帶狀金屬箱27與電極支撐棒22電連接，由此，從與電源 部電連接的導(dǎo)棒19B向陰極16供給電力。
[0046] 密封工序時(shí)，密封管60被煤氣燃燒器等加熱而直徑縮小，從而熔敷于電極側(cè)玻璃 管22、外側(cè)玻璃部件26、固定玻璃管28。由此，密封管60內(nèi)部被密封，包含電極側(cè)玻璃管 22、內(nèi)側(cè)金屬環(huán)23、外側(cè)金屬環(huán)25、外側(cè)玻璃部件26以及固定玻璃管28在內(nèi)的安裝部件 18B被固定成不在軸向上移動(dòng)。
[0047] 下面，采用圖3、4對(duì)本實(shí)施方式的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0048] 圖3是示出密封管外表面溫度與熱應(yīng)力之間的關(guān)系的圖表。圖4是示出在金屬箱 中流過(guò)的電流的電流密度與密封管外表面溫度之間的關(guān)系的圖表。
[0049] 在燈點(diǎn)亮?xí)r，金屬和玻璃的熱膨脹率不同，因此在金屬箱27與密封管60、以及外 側(cè)金屬環(huán)25與密封管60的接觸面/熔敷面上產(chǎn)生熱應(yīng)力。在內(nèi)側(cè)金屬環(huán)23、金屬箱27與 密封管60之間也同樣地產(chǎn)生熱應(yīng)力。