JP6642658B2

JP6642658B2 - Manufacturing method of short arc type discharge lamp

Info

Publication number: JP6642658B2
Application number: JP2018161795A
Authority: JP
Inventors: 山崎　憲五; 憲五山崎
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2031-06-20
Also published as: JP2019040866A

Description

本発明は、発光管内に陽極および陰極が互いに対向して配置されてなるショートアーク型放電ランプの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a short arc type discharge lamp anode and a cathode, which are arranged opposite to each other within the arc tube.

例えば半導体素子、液晶表示素子等の製造工程に用いられる露光装置や、種々の映写機においては、光源としてショートアーク型放電ランプが用いられている。このショートアーク型放電ランプは、発光管内に陽極および陰極が互いに対向して配置されると共に、当該発光管内に、水銀、キセノンガス等の発光物質が封入されて構成されている。
このようなショートアーク型放電ランプにおいて、陽極は、電極芯棒の先端に電極ヘッドが保持されて構成されており、この陽極における電極ヘッドにおいては、点灯時にアーク放電によって加熱されることにより、その温度が３０００℃以上に達するため、電極ヘッドを構成する材料としては、融点の高いタングステンを主成分とする材料が用いられている。 For example, a short arc discharge lamp is used as a light source in an exposure apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like, and in various projectors. This short arc type discharge lamp is configured such that an anode and a cathode are arranged in an arc tube so as to face each other, and a luminous substance such as mercury or xenon gas is sealed in the arc tube.
In such a short arc type discharge lamp, the anode is configured such that an electrode head is held at the tip of an electrode core rod, and the electrode head in the anode is heated by arc discharge at the time of lighting. Since the temperature reaches 3000 ° C. or higher, a material mainly composed of tungsten having a high melting point is used as a material constituting the electrode head.

近年、ショートアーク型放電ランプにおいては、高輝度化が求められており、これに伴ってランプに入力される電力も大きくなっている。そして、大きい電力が入力されるショートアーク型放電ランプにおいては、点灯中に陽極における電極ヘッドが過熱されてその温度が上昇することにより当該電極ヘッドが溶融しやすく、そのため、電極ヘッドとして熱容量の大きいものすなわち体積の大きい大型のものが用いられている。
しかしなから、大型の電極ヘッドは、その質量も大きいため、当該電極ヘッドを保持する電極芯棒が折れたり、或いは電極芯棒を保持する発光管の封止部に破損が生じたりする、という問題がある。 In recent years, a short arc type discharge lamp has been required to have higher luminance, and accordingly, electric power input to the lamp has increased. In a short arc discharge lamp to which a large electric power is input, the electrode head at the anode is overheated during lighting and the temperature thereof rises, so that the electrode head is easily melted. Therefore, the electrode head has a large heat capacity. Objects, that is, large ones having a large volume are used.
However, since the large electrode head has a large mass, the electrode core rod holding the electrode head may be broken or the sealing portion of the arc tube holding the electrode core may be damaged. There's a problem.

特開２００３−２５７３６３号公報JP 2003-257363 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、大きい電力が入力されても、点灯中に陽極における電極ヘッドの温度上昇を抑制することができるショートアーク型放電ランプの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a short arc type that can suppress a rise in the temperature of an electrode head at an anode during lighting even when large power is input. It is to provide a method for producing a discharge lamp.

本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管と、この発光管内に互いに対向して配置された陽極および陰極を備えてなるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記陽極は、前記陰極に対向する、タングステンを主成分とする材料よりなる電子受容部と、この電子受容部の後端に形成された、前記電子受容部の密度に対して３〜１００％の密度を有する伝熱部とを有する電極ヘッドを備えてなり、
前記電極ヘッドを保持する電極芯棒を有し、当該電極芯棒が、前記伝熱部を貫通した状態、または伝熱部内に進入した状態に設けられ、
前記伝熱部はタングステン以外の金属の焼結体よりなり、前記電極芯棒および前記電子受容部と結合しているショートアーク型放電ランプを製造する方法であって、
形成すべき陽極の形状に対応する成型用凹所を有する陽極製造用型を用意し、
この陽極製造用型の成型用凹所内に電極芯棒を挿入し、
前記陽極製造用型の成型用凹所内に、電子受容部を構成する材料よりなる粉末およびバインダーを含有してなる電子受容部形成用材料を投入して堆積させ、更に、伝熱部を構成する材料よりなる粉末およびバインダーを含有してなる伝熱部形成用材料を投入して堆積させ、
その後、それぞれ堆積した電子受容部形成用材料および伝熱部形成用材料を加圧することにより、電子受容部形成用材料層上に伝熱部形成用材料層が積層されてなる圧粉成型体を形成し、
この圧粉成型体を焼成処理することにより、陽極を得る工程を有することを特徴とする。 The short arc type discharge lamp of the present invention is a short arc type discharge lamp comprising an arc tube and an anode and a cathode arranged in the arc tube so as to face each other.
The anode has an electron accepting portion facing the cathode and made of a material containing tungsten as a main component, and 3 to 100% of a density of the electron accepting portion formed at a rear end of the electron accepting portion. Comprising an electrode head having a heat transfer portion having a density,
It has an electrode core rod that holds the electrode head, the electrode core rod is provided in a state penetrating the heat transfer unit or in a state of entering the heat transfer unit,
A method for manufacturing a short arc discharge lamp, wherein the heat transfer section is made of a sintered body of a metal other than tungsten, and is connected to the electrode core and the electron receiving section .
Prepare an anode manufacturing mold having a molding recess corresponding to the shape of the anode to be formed,
Insert the electrode core rod into the molding recess of this anode manufacturing mold,
In the molding recess of the anode manufacturing mold, an electron accepting portion forming material containing a powder and a binder comprising a material constituting an electron accepting portion is charged and deposited, and further, a heat transfer portion is constituted. A heat transfer part forming material containing a powder and a binder made of the material is charged and deposited,
Thereafter, by pressing the deposited material for forming the electron receiving portion and the material for forming the heat transfer portion, a green compact formed by laminating the material layer for forming the heat transfer portion on the material layer for forming the electron receiving portion is formed. Forming
The method is characterized by having a step of obtaining an anode by baking the green compact .

本発明の製造方法によって得られるショートアーク型放電ランプによれば、陽極における電極ヘッドは、陰極に対向する電子受容部の後端にタングステン以外の金属の焼結体よりなる伝熱部が形成されており、電極ヘッドを保持する電極芯棒は、電極ヘッドを貫通した状態、または伝熱部内に進入した状態に設けられ、伝熱部が電極芯棒および電子受容部と結合していることにより、電子受容部に生じた熱が電極芯棒を介して伝熱部の後端にまで伝達されるため、当該伝熱部において効率よく放熱することができる。 According to the short arc discharge lamp obtained by the manufacturing method of the present invention, the electrode head at the anode has a heat transfer portion made of a sintered body of a metal other than tungsten formed at the rear end of the electron accepting portion facing the cathode. The electrode core holding the electrode head is provided in a state penetrating the electrode head or entering the heat transfer part, and the heat transfer part is connected to the electrode core and the electron receiving part. Since the heat generated in the electron receiving portion is transmitted to the rear end of the heat transfer portion via the electrode core rod, heat can be efficiently dissipated in the heat transfer portion.

本発明の第１の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプの構成を示す説明用断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory sectional drawing which shows the structure of the short arc type discharge lamp concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプにおける陽極の構成を示す説明用断面図である。FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view illustrating a configuration of an anode in the short arc discharge lamp according to the first embodiment of the present invention. 図２に示す陽極の製造工程を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the anode illustrated in FIG. 2. 本発明の第２の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプにおける陽極の構成を示す説明用断面図である。FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view illustrating a configuration of an anode in a short arc discharge lamp according to a second embodiment of the present invention. 陽極の変形例における構成を示す説明用断面図である。It is explanatory sectional drawing which shows the structure in the modification of an anode. 陽極の他の変形例における構成を示す説明用断面図である。It is explanatory sectional drawing which shows the structure in another modification of an anode.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプの構成を示す説明用断面図である。
このショートアーク型放電ランプの発光管１０は、例えば石英ガラスよりなるものであって、内部に放電空間Ｓを形成する外形が略球状の発光部１１と、この発光部１１の両端の各々に一体に連設された、管軸に沿って外方に伸びるロッド状の一方の封止部１２および他方の封止部１３とを有する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[First Embodiment]
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a configuration of a short arc type discharge lamp according to a first embodiment of the present invention.
The arc tube 10 of the short arc type discharge lamp is made of, for example, quartz glass, and has a light emitting portion 11 having a substantially spherical outer shape forming a discharge space S therein, and integrated with each of both ends of the light emitting portion 11. And one of the rod-shaped sealing portions 12 and the other sealing portion 13 extending outward along the tube axis.

この発光管１０における発光部１１内には、例えばタングステンよりなる電極芯棒２５の先端部に電極ヘッド２１が保持されてなる陽極２０と、例えばトリエーテッドタングステンよりなる電極芯棒３５の先端部に例えばトリエーテッドタングステンよりなる電極ヘッド３１が保持されてなる陰極３０とが互いに対向するよう配置されている。陽極２０における電極芯棒２５は、その基端部分が一方の封止部１２に埋設されることによって当該一方の封止部１２に支持されている。また、陰極３０における電極芯棒３５は、その基端部分が他方の封止部１３に埋設されることによって当該他方の封止部１３に支持されている。
また、発光管１０の発光部１１内には、例えば、水銀、キセノンガス等の希ガスなどの発光物質が封入されている。 In the light emitting portion 11 of the arc tube 10, for example, an anode 20 having an electrode head 21 held at the tip of an electrode core 25 made of tungsten and an electrode 20 having an electrode core 35 made of, for example, thoriated tungsten are provided. For example, a cathode 30 holding an electrode head 31 made of thoriated tungsten is arranged to face each other. The electrode core bar 25 in the anode 20 is supported by the one sealing portion 12 by embedding the base end portion in the one sealing portion 12. Further, the electrode core rod 35 of the cathode 30 is supported by the other sealing portion 13 by embedding a base end portion thereof in the other sealing portion 13.
Further, a light-emitting substance such as a rare gas such as mercury or xenon gas is sealed in the light-emitting portion 11 of the light-emitting tube 10.

発光管１０における一方の封止部１２および他方の封止部１３の各々の内部には、モリブデンよりなる金属箔１４，１５が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。一方の封止部１２に埋設された金属箔１４の一端には、陽極２０における電極芯棒２５の基端が溶接されて電気的に接続されており、当該金属箔１４の他端には、一方の封止部１２の外端から外方に突出する外部リード１６が溶接されて電気的に接続されている。また、他方の封止部１３に埋設された金属箔１５の一端には、陰極３０における電極芯棒３５の基端が溶接されて電気的に接続されており、当該金属箔１５の他端には、他方の封止部１３の外端から外方に突出する外部リード１７が溶接されて電気的に接続されている。
また、この例のショートアーク型放電ランプには、一方の封止部１２および他方の封止部１３の各々の端部に、口金１８，１９が設けられている。 Inside each of the one sealing portion 12 and the other sealing portion 13 of the arc tube 10, metal foils 14 and 15 made of molybdenum are hermetically embedded by, for example, a shrink seal. One end of a metal foil 14 embedded in one sealing portion 12 is welded and electrically connected to the base end of an electrode core bar 25 of the anode 20, and the other end of the metal foil 14 is An external lead 16 projecting outward from the outer end of one sealing portion 12 is welded and electrically connected. Further, the base end of the electrode core rod 35 of the cathode 30 is welded and electrically connected to one end of the metal foil 15 embedded in the other sealing portion 13, and is connected to the other end of the metal foil 15. The external lead 17 projecting outward from the outer end of the other sealing portion 13 is welded and electrically connected.
In the short arc type discharge lamp of this example, bases 18 and 19 are provided at one end of one sealing portion 12 and the other sealing portion 13, respectively.

陽極２０における電極ヘッド２１は、図２に示すように、陰極３０に接近して対向する、当該陰極３０から放出される電子を受容する電子受容部２２と、この電子受容部２２の後端に形成された伝熱部２３とにより構成され、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端すなわち伝熱部２３の後端から電子受容部２２の先端に貫通して伸びるよう設けられている。
電極ヘッド２１において、電子受容部２２は、タングステンを主成分とする材料、具体的にはタングステンの含有率が９５質量％以上の焼結体により構成されている。
また、伝熱部２３は、電子受容部２２の密度より低い密度を有する焼結体により構成されている。具体的には、電子受容部２２の密度に対する伝熱部２３の密度の比が３〜１００％であることが好ましい。 As shown in FIG. 2, the electrode head 21 of the anode 20 is provided with an electron receiving portion 22 that is close to and opposes the cathode 30 and receives electrons emitted from the cathode 30, and a rear end of the electron receiving portion 22. The electrode core rod 25 is provided so as to extend from the rear end of the electrode head 21 to the front end, that is, from the rear end of the heat transfer section 23 to the front end of the electron receiving section 22. I have.
In the electrode head 21, the electron accepting portion 22 is made of a material containing tungsten as a main component, specifically, a sintered body having a tungsten content of 95% by mass or more.
The heat transfer section 23 is made of a sintered body having a density lower than that of the electron accepting section 22. Specifically, the ratio of the density of the heat transfer section 23 to the density of the electron accepting section 22 is preferably 3 to 100%.

電子受容部２２の密度より低い密度を有する伝熱部２３を形成するために、伝熱部２３を構成する材料として、電子受容部２２を構成する材料すなわちタングステン（密度：１９．２５ｇ／ｃｍ³）を主成分とする材料よりも密度が低い材料を用いることができる。また、伝熱部２３は、当該ショートアーク型放電ランプの点灯時における温度が、電子受容部２２の温度に比べて低いため、伝熱部２３を構成する材料としては、電子受容部２２を構成する材料すなわちタングステン（融点：３４２２℃）を主成分とする材料よりも低い融点、具体的には、１００〜２０００℃低い融点を有するものを用いることができる。このような伝熱部２３を構成する材料の具体例としては、モリブデン（密度：１０．２８ｇ／ｃｍ³，融点：２６２３℃）、タンタル（密度：１６．６５ｇ／ｃｍ³，融点：３０１７℃）、ニオブ（密度：８．５７ｇ／ｃｍ³，融点：２４７７℃）、カーボン（密度：２．２６ｇ／ｃｍ³，融点: ３７２７℃）などを主成分とする材料が挙げられる。これらの中では、モリブデンを主成分とする材料、具体的にはモリブデンの含有率が５０質量％以上の材料を用いることが好ましい。 In order to form the heat transfer portion 23 having a density lower than the density of the electron accepting portion 22, the material forming the heat receiving portion 23 is a material forming the electron accepting portion 22, that is, tungsten (density: 19.25 g / cm ^3). ) Can be used. Further, since the temperature of the heat transfer section 23 when the short arc type discharge lamp is turned on is lower than the temperature of the electron accepting section 22, the material forming the heat transfer section 23 is the same as that of the electron accepting section 22. A material having a melting point lower than that of a material containing tungsten (melting point: 3422 ° C.) as a main component, specifically, a melting point lower by 100 to 2000 ° C. can be used. Specific examples of the material constituting the heat transfer section 23 include molybdenum (density: 10.28 g / cm ³ , melting point: 2623 ° C.) and tantalum (density: 16.65 g / cm ³ , melting point: 3017 ° C.) , Niobium (density: 8.57 g / cm ³ , melting point: 2477 ° C.), carbon (density: 2.26 g / cm ³ , melting point: 3727 ° C.), and the like. Among these, it is preferable to use a material containing molybdenum as a main component, specifically, a material having a molybdenum content of 50% by mass or more.

また、電子受容部２２の密度より低い密度を有する伝熱部２３を形成するために、伝熱部２３を構成する焼結体として、電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものを用いることもできる。
具体的には、電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率は３％未満であることが好ましく、伝熱部２３を構成する焼結体の空孔率は５〜６０％であることが好ましい。
ここで、空孔率は、ＪＩＳＲ２２０５に規定されている見掛気孔率を意味し、具体的には、見掛気孔率＝１００×（Ｗ３−Ｗ１）／（Ｗ３−Ｗ２）〔ここで、Ｗ１は試料の乾燥重量、Ｗ２は飽水試料の水中重量、Ｗ３は飽水試料の空中重量である。〕により求められるものである。
電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率が過大である場合には、アーク放電により高温に加熱されることによって電子受容部２２の先端付近が変形してしまうという不具合が生じるおそれがある。
また、伝熱部２３を構成する焼結体の空孔率が過小である場合には、伝熱部２３の質量が大きくなるとともに、表面積が小さくなるので、熱の輻射放出や対流伝達が低くなり、熱の除去が不十分となるおそれがある。一方、伝熱部２３を構成する焼結体の空孔率が過大である場合には、伝熱部２３の強度が低くなるため、振動によって伝熱部２３の表面が小さな破片状に欠け落ちたり、あるいは大きく欠損するという不具合が生じるおそれがある。 Further, in order to form the heat transfer portion 23 having a density lower than the density of the electron accepting portion 22, the porosity of the sintered body forming the electron accepting portion 22 is determined as the sintered body forming the heat transfer portion 23. Those having a high porosity can also be used.
Specifically, the porosity of the sintered body constituting the electron accepting portion 22 is preferably less than 3%, and the porosity of the sintered body constituting the heat transfer portion 23 is 5 to 60%. Is preferred.
Here, the porosity means an apparent porosity defined in JIS R 2205, and specifically, an apparent porosity = 100 × (W3-W1) / (W3-W2) [where , W1 is the dry weight of the sample, W2 is the underwater weight of the saturated sample, and W3 is the aerial weight of the saturated sample. ].
If the porosity of the sintered body forming the electron accepting portion 22 is excessive, there is a possibility that a problem that the vicinity of the tip of the electron accepting portion 22 is deformed by being heated to a high temperature by arc discharge may occur. is there.
When the porosity of the sintered body constituting the heat transfer section 23 is too small, the mass of the heat transfer section 23 is increased and the surface area is reduced, so that radiation of heat and convection transfer are low. Heat removal may be insufficient. On the other hand, if the porosity of the sintered body constituting the heat transfer section 23 is excessive, the strength of the heat transfer section 23 is reduced, and the surface of the heat transfer section 23 is chipped by vibrations into small fragments. Or a large defect may occur.

このような陽極２０は、例えば以下のようにして製造することができる。
先ず、図３（ａ）に示すように、形成すべき陽極２０の形状に対応する成型用凹所４１を有する陽極製造用型４０を用意し、この陽極製造用型４０の成型用凹所４１内に電極芯棒２５を挿入する。次いで、陽極製造用型４０の成型用凹所４１内に、電子受容部２２を構成する材料例えばタングステンよりなる粉末およびバインダーを含有してなる電子受容部形成用材料を投入して堆積させ、更に、伝熱部２３を構成する材料例えばモリブデンよりなる粉末およびバインダーを含有してなる伝熱部形成用材料を投入して堆積させた後、図３（ｂ）に示すように、プレス部材４５によって加圧することにより、電子受容部形成用材料層２２Ａ上に伝熱部形成用材料層２３Ａが積層されてなる圧粉成型体２１Ａが形成される。ここで、電子受容部形成用材料および伝熱部形成用材料に含有されるバインダーとしては、ステアリン酸、ポリビニルアルコールなどを用いることができる。
そして、圧粉成型体２１Ａを焼成処理した後、必要に応じて、得られる焼結体の表面に粗化処理を施すことにより、図２に示す陽極２０が得られる。 Such an anode 20 can be manufactured, for example, as follows.
First, as shown in FIG. 3A, an anode manufacturing mold 40 having a molding recess 41 corresponding to the shape of the anode 20 to be formed is prepared, and the molding recess 41 of the anode manufacturing mold 40 is prepared. The electrode core rod 25 is inserted therein. Next, a material constituting the electron accepting portion 22, for example, a material for forming an electron accepting portion containing a powder of tungsten and a binder is charged and deposited in the molding recess 41 of the anode manufacturing die 40, and further, After a material for forming the heat transfer section 23, for example, a heat transfer section forming material containing a powder of molybdenum and a binder is charged and deposited, as shown in FIG. By pressing, a powder compact 21A formed by laminating the heat transfer portion forming material layer 23A on the electron receiving portion forming material layer 22A is formed. Here, as the binder contained in the material for forming the electron accepting portion and the material for forming the heat transfer portion, stearic acid, polyvinyl alcohol, or the like can be used.
Then, after the green compact 21A is fired, the surface of the obtained sintered body is subjected to a roughening treatment as necessary, whereby the anode 20 shown in FIG. 2 is obtained.

上記のショートアーク型放電ランプの各部の寸法の一例を挙げると、
発光管１０は、発光部１１の軸方向の長さが２２５ｍｍ、発光部１１の最大内径が１７５ｍｍで、発光部１１の内容積が２８００ｃｍ³であり、陽極２０は、電極ヘッド２１の全長が６５ｍｍ、電極ヘッド２１の胴径が３５ｍｍ、先端径が１８ｍｍ、後端径が１８ｍｍ、電子受容部２２の軸方向の長さが５ｍｍ、伝熱部２３の軸方向の長さが６０ｍｍ、電極芯棒２５の径が１０ｍｍであり、陰極３０は、陰極ヘッド３１の全長が６０ｍｍ、胴径が２０ｍｍ、電極芯棒３５の径が８ｍｍ、陽極２０と陰極３０との電極間距離が７．５ｍｍである。 To give an example of the dimensions of each part of the above short arc type discharge lamp,
The light-emitting tube 10 has a length of 225 mm in the axial direction of the light-emitting portion 11, a maximum inner diameter of the light-emitting portion 11 of 175 mm, an internal volume of the light-emitting portion 11 of 2800 cm ³ , and the anode 20 has a total length of the electrode head 21 of 65 mm. The electrode head 21 has a body diameter of 35 mm, a tip diameter of 18 mm, a rear end diameter of 18 mm, an axial length of the electron receiving portion 22 of 5 mm, an axial length of the heat transfer portion 23 of 60 mm, and an electrode rod. 25 has a diameter of 10 mm, the cathode 30 has a total length of the cathode head 31 of 60 mm, a body diameter of 20 mm, a diameter of the electrode core 35 of 8 mm, and a distance between the electrodes of the anode 20 and the cathode 30 of 7.5 mm. .

このようなショートアーク型放電ランプによれば、陽極２０における電極ヘッド２１は、陰極３０に対向する電子受容部２２の後端に焼結体よりなる伝熱部２３が形成されてなるものであり、この伝熱部２３を構成する焼結体は多数の空孔を有することにより熱放射性が高いものであるため、点灯中において、アーク放電によって陽極２０における電極ヘッド２１の電子受容部２２が加熱されても、当該電子受容部２２に生じた熱は、伝熱部２３に伝達された後に当該伝熱部２３において放熱されるため、大きい電力が入力されても、点灯中に陽極２０における電極ヘッド２１の温度の上昇を抑制することができる。しかも、伝熱部２３は電子受容部２２よりも低い密度を有するものであるため、陽極２０における電極ヘッド２１全体の軽量化を図ることができ、従って、陽極２０における電極芯棒２５が折れたり、或いは当該電極芯棒２５を保持する発光管１０の一方の封止部１２に破損が生じたりすることを防止または抑制することができる。
また、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端に貫通して伸びるよう設けられていることにより、電子受容部２２に生じた熱が電極芯棒２５を介して伝熱部２３の後端にまで伝達されるため、当該伝熱部２３において効率よく放熱することができる。 According to such a short arc type discharge lamp, the electrode head 21 of the anode 20 has a heat transfer portion 23 made of a sintered body formed at the rear end of the electron accepting portion 22 facing the cathode 30. Since the sintered body constituting the heat transfer portion 23 has a high heat radiation property due to having a large number of holes, the electron receiving portion 22 of the electrode head 21 in the anode 20 is heated by the arc discharge during lighting. However, since the heat generated in the electron receiving portion 22 is radiated in the heat transfer portion 23 after being transmitted to the heat transfer portion 23, even if a large amount of power is input, the electrode on the anode 20 during the lighting is turned on. An increase in the temperature of the head 21 can be suppressed. Moreover, since the heat transfer portion 23 has a lower density than the electron accepting portion 22, the weight of the entire electrode head 21 in the anode 20 can be reduced, and therefore, the electrode core rod 25 in the anode 20 may be broken. Alternatively, it is possible to prevent or suppress damage to one sealing portion 12 of the arc tube 10 holding the electrode core rod 25.
Further, since the electrode core rod 25 is provided so as to extend from the rear end of the electrode head 21 to the distal end thereof, heat generated in the electron receiving portion 22 is transferred to the heat transfer portion 23 through the electrode core rod 25. Since the heat is transmitted to the rear end, heat can be efficiently radiated in the heat transfer section 23.

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプにおける陽極の構成を示す説明用断面図である。このショートアーク型放電ランプは、陽極２０以外は第１の実施の形態に係るショートアーク型放電ランプと同様の構成を有するものである。
陽極２０は、例えばタングステンよりなる電極芯棒２５の先端部に電極ヘッド２１が保持されてなり、電極ヘッド２１は、陰極に接近して対向する、当該陰極から放出される電子を受容する電子受容部２２と、この電子受容部２２の後端に形成された伝熱部２３とにより構成され、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端すなわち伝熱部２３の後端から電子受容部２２の先端に貫通して伸びるよう配置されている。伝熱部２３は、電子受容部２２に接する第１伝熱部分２３ａと、この第１伝熱部分２３ａの後端に形成された第２伝熱部分２３ｂとにより構成されている。
電極ヘッド２１において、電子受容部２２は、タングステンを主成分とする材料、具体的にはタングステンの含有率が９５質量％以上の焼結体により構成されている。
また、伝熱部２３における第１伝熱部分２３ａおよび第２伝熱部分２３ｂは、いずれも電子受容部２２の密度より低い密度を有する焼結体により構成されており、当該第２伝熱部分２３ｂは、当該第１伝熱部分２３ａの密度より低い密度を有するものとされる。具体的には、電子受容部２２の密度に対する第１伝熱部分２３ａの密度の比が３〜１００％であることが好ましく、第２伝熱部分２３ｂの密度に対する第１伝熱部分２３ａの密度の比が５〜６０％であることが好ましい。 [Second embodiment]
FIG. 4 is an explanatory sectional view showing a configuration of an anode in a short arc type discharge lamp according to a second embodiment of the present invention. This short arc discharge lamp has the same configuration as the short arc discharge lamp according to the first embodiment, except for the anode 20.
The anode 20 has an electrode head 21 held at the tip end of an electrode rod 25 made of, for example, tungsten. The electrode head 21 is located close to and opposed to the cathode and receives electrons emitted from the cathode. And a heat transfer portion 23 formed at the rear end of the electron accepting portion 22. It is arranged to extend through the tip of the part 22. The heat transfer section 23 includes a first heat transfer section 23a in contact with the electron accepting section 22, and a second heat transfer section 23b formed at the rear end of the first heat transfer section 23a.
In the electrode head 21, the electron accepting portion 22 is made of a material containing tungsten as a main component, specifically, a sintered body having a tungsten content of 95% by mass or more.
Further, the first heat transfer portion 23a and the second heat transfer portion 23b in the heat transfer portion 23 are both formed of a sintered body having a density lower than that of the electron accepting portion 22, and the second heat transfer portion 23b has a density lower than the density of the first heat transfer portion 23a. Specifically, the ratio of the density of the first heat transfer portion 23a to the density of the electron accepting portion 22 is preferably 3 to 100%, and the density of the first heat transfer portion 23a to the density of the second heat transfer portion 23b. Is preferably 5 to 60%.

電子受容部２２の密度より低い密度を有する第１伝熱部分２３ａを形成するために、第１伝熱部分２３ａを構成する材料として、電子受容部２２を構成する材料すなわちタングステンを主成分とする材料よりも密度が低い材料を用いることができる。また、伝熱部２３は、当該ショートアーク型放電ランプの点灯時における温度が、電子受容部２２の温度が低いため、伝熱部２３を構成する材料としては、電子受容部２２を構成する材料すなわちタングステンを主成分とする材料よりも低い融点、具体的には、１００〜２０００℃低い融点を有するものを用いることができる。このような伝熱部２３を構成する材料の具体例としては、モリブデン、タンタル、ニオブ、カーボンなどを主成分とする材料が挙げられる。これらの中では、モリブデンを主成分とする材料、具体的にはモリブデンの含有率が５０質量％以上の材料を用いることが好ましい。 In order to form the first heat transfer portion 23a having a density lower than the density of the electron accepting portion 22, as a material constituting the first heat conducting portion 23a, a material constituting the electron accepting portion 22, that is, tungsten as a main component is used. A material having a lower density than the material can be used. Further, since the temperature of the heat transfer section 23 when the short arc type discharge lamp is turned on is low in the temperature of the electron receiving section 22, the material forming the heat transfer section 23 is the material forming the electron receiving section 22. That is, a material having a melting point lower than that of a material containing tungsten as a main component, specifically, a melting point lower by 100 to 2000 ° C. can be used. As a specific example of a material constituting such a heat transfer section 23, a material containing molybdenum, tantalum, niobium, carbon, or the like as a main component can be given. Among these, it is preferable to use a material containing molybdenum as a main component, specifically, a material having a molybdenum content of 50% by mass or more.

また、第１伝熱部分２３ａの密度より低い密度を有する第２伝熱部分２３ｂを形成するために、第２伝熱部分２３ｂを構成する材料として、第１伝熱部分２３ａを構成する材料よりも密度が低い材料を用いることができる。このような第２伝熱部分２３ｂを構成する材料の具体例としては、炭化ケイ素（密度：３．２ｇ／ｃｍ³，融点：２７００℃）が挙げられる。 Further, in order to form the second heat transfer portion 23b having a lower density than that of the first heat transfer portion 23a, as a material forming the second heat transfer portion 23b, a material forming the first heat transfer portion 23a is used. Also, a material having a low density can be used. As a specific example of a material constituting such a second heat transfer portion 23b, silicon carbide (density: 3.2 g / cm ³ , melting point: 2700 ° C.) is given.

また、電子受容部２２の密度より低い密度を有する第１伝熱部分２３を形成するために、第１伝熱部分２３ａを構成する焼結体として、電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものを用いることもでき、第１伝熱部分２３ａの密度より低い密度を有する第２伝熱部分２３ｂを形成するために、第２伝熱部分２３ｂを構成する焼結体として、第１伝熱部分２３ａを構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものを用いることもできる。
具体的には、電子受容部２２を構成する焼結体の空孔率は３％未満であることが好ましく、第１伝熱部分２３ａを構成する焼結体の空孔率は５〜４０％であることが好ましく、第２伝熱部分２３ｂを構成する焼結体の空孔率は５〜６０％であることが好ましい。 Further, in order to form the first heat transfer portion 23 having a density lower than the density of the electron accepting portion 22, the sintered body forming the electron receiving portion 22 is used as the sintered body forming the first heat transfer portion 23 a. A material having a porosity higher than the porosity may be used, and the second heat transfer portion 23b is formed to form the second heat transfer portion 23b having a density lower than the density of the first heat transfer portion 23a. A sintered body having a porosity higher than the porosity of the sintered body constituting the first heat transfer portion 23a may be used as the sintered body.
Specifically, the porosity of the sintered body constituting the electron accepting portion 22 is preferably less than 3%, and the porosity of the sintered body constituting the first heat transfer portion 23a is 5 to 40%. It is preferable that the porosity of the sintered body constituting the second heat transfer portion 23b is 5 to 60%.

上記のショートアーク型放電ランプにおける陽極２０の寸法の一例を挙げると、電極ヘッド２１の全長が６５ｍｍ、電極ヘッド２１の胴径が３５ｍｍ、先端径が１８ｍｍ、後端径が１８ｍｍ、電子受容部２２の軸方向の長さが５ｍｍ、伝熱部２３の軸方向の長さが６０ｍｍ、電極芯棒２５の径が１０ｍｍである。 As an example of the dimensions of the anode 20 in the above-described short arc discharge lamp, the total length of the electrode head 21 is 65 mm, the body diameter of the electrode head 21 is 35 mm, the tip diameter is 18 mm, the rear end diameter is 18 mm, and the electron receiving portion 22 is provided. Is 5 mm in the axial direction, the axial length of the heat transfer section 23 is 60 mm, and the diameter of the electrode core 25 is 10 mm.

このようなショートアーク型放電ランプによれば、陽極２０における電極ヘッド２１は、陰極３０に対向する電子受容部２２の後端に焼結体よりなる伝熱部２３が形成されてなるものであり、この伝熱部２３を構成する焼結体は多数の空孔を有することにより熱放射性が高いものであるため、点灯中において、アーク放電によって陽極２０における電極ヘッド２１の電子受容部２２が加熱されても、当該電子受容部２２に生じた熱は、伝熱部２３に伝達された後に当該伝熱部２３において放熱されるため、大きい電力が入力されても、点灯中に陽極２０における電極ヘッド２１の温度の上昇を抑制することができる。しかも、伝熱部２３は電子受容部２２よりも低い密度を有するものであるため、陽極２０における電極ヘッド２１全体の軽量化を図ることができ、従って、陽極２０における電極芯棒２５が折れたり、或いは当該電極芯棒２５を保持する発光管１０の一方の封止部１２に破損が生じたりすることを防止または抑制することができる。
また、伝熱部２３は、電子受容部２２に接する第１伝熱部分２３ａの後端に第２伝熱部分２３ｂが形成されてなるものであり、当該第２伝熱部分２３ｂが第１伝熱部分２３ａの密度より低い密度を有するものであるため、陽極２０における電極ヘッド２１全体を一層軽量化することができる。
また、第２伝熱部分２３ｂを構成する焼結体として、第１伝熱部分２３ａを構成する焼結体の空孔率より高い空孔率を有するものを用いることにより、当該第２伝熱部分２３ｂにおいて効率よく放熱されるので、点灯中に陽極２０における電極ヘッド２１の温度の上昇を一層抑制することができる。
また、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端に貫通して伸びるよう設けられていることにより、電子受容部２２に生じた熱が電極芯棒２５を介して伝熱部２３の後端にまで伝達されるため、当該伝熱部２３において一層効率よく放熱される。 According to such a short arc type discharge lamp, the electrode head 21 of the anode 20 has a heat transfer portion 23 made of a sintered body formed at the rear end of the electron accepting portion 22 facing the cathode 30. Since the sintered body constituting the heat transfer portion 23 has a high heat radiation property due to having a large number of holes, the electron receiving portion 22 of the electrode head 21 in the anode 20 is heated by the arc discharge during lighting. However, since the heat generated in the electron receiving portion 22 is radiated in the heat transfer portion 23 after being transmitted to the heat transfer portion 23, even if a large amount of power is input, the electrode on the anode 20 during the lighting is turned on. An increase in the temperature of the head 21 can be suppressed. Moreover, since the heat transfer portion 23 has a lower density than the electron accepting portion 22, the weight of the entire electrode head 21 in the anode 20 can be reduced, and therefore, the electrode core rod 25 in the anode 20 may be broken. Alternatively, it is possible to prevent or suppress damage to one sealing portion 12 of the arc tube 10 holding the electrode core rod 25.
The heat transfer section 23 is formed by forming a second heat transfer section 23b at the rear end of the first heat transfer section 23a in contact with the electron accepting section 22, and the second heat transfer section 23b is connected to the first heat transfer section 23b. Since the density is lower than that of the heat portion 23a, the weight of the entire electrode head 21 of the anode 20 can be further reduced.
Further, by using a sintered body constituting the second heat transfer portion 23b having a porosity higher than the porosity of the sintered body constituting the first heat transfer portion 23a, Since heat is efficiently dissipated in the portion 23b, a rise in the temperature of the electrode head 21 in the anode 20 during lighting can be further suppressed.
Further, since the electrode core rod 25 is provided so as to extend from the rear end of the electrode head 21 to the distal end thereof, heat generated in the electron receiving portion 22 is transferred to the heat transfer portion 23 through the electrode core rod 25. Since the heat is transmitted to the rear end, heat is radiated more efficiently in the heat transfer section 23.

以上、本発明のショートアーク型放電ランプの実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば陽極２０における電極芯棒２５の周面に凹凸を形成することができる。このような構成によれば、電極芯棒２５による電極ヘッド２１の保持力が向上するため、電極ヘッド２１が電極芯棒２５から脱落することを防止することができる。
また、電極芯棒２５は、電極ヘッド２１の後端から先端に貫通して伸びるよう設けられていることは必須ではなく、図５に示すように、電極ヘッド２１の伝熱部２３における後端部分のみに進入した状態で設けられていてもよい。
また、図６に示すように、陽極２０における伝熱部２３は、柱状の第１伝熱部分２３ａと、この第１伝熱部分２３ａの周面に形成された筒状の第２伝熱部分２３ｂとよりなり、第１伝熱部分２３ａは、第２伝熱部分２３ｂの密度より大きい密度を有するものであってもよい。 Although the embodiments of the short arc discharge lamp of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made.
For example, irregularities can be formed on the peripheral surface of the electrode core bar 25 in the anode 20. According to such a configuration, the holding power of the electrode head 21 by the electrode core rod 25 is improved, so that the electrode head 21 can be prevented from dropping off the electrode core rod 25.
It is not essential that the electrode core rod 25 is provided so as to extend from the rear end of the electrode head 21 to the front end, and as shown in FIG. It may be provided in a state of entering only the part.
As shown in FIG. 6, the heat transfer portion 23 of the anode 20 includes a first heat transfer portion 23a having a columnar shape and a second heat transfer portion having a cylindrical shape formed on a peripheral surface of the first heat transfer portion 23a. 23b, and the first heat transfer portion 23a may have a density higher than the density of the second heat transfer portion 23b.

１０発光管
１１発光部
１２一方の封止部
１３他方の封止部
１４，１５金属箔
１６，１７外部リード
１８，１９口金
２０陽極
２１電極ヘッド
２１Ａ圧粉成型体
２２電子受容部
２２Ａ電子受容部形成用材料層
２３伝熱部
２３Ａ伝熱部形成用材料層
２３ａ第１伝熱部分
２３ｂ第２伝熱部分
２５電極芯棒
３０陰極
３１電極ヘッド
３５電極芯棒
４０陽極製造用型
４１成型用凹所
４５プレス部材
Ｓ放電空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Arc tube 11 Light emitting part 12 One sealing part 13 The other sealing part 14, 15 Metal foil 16, 17 External lead 18, 19 Base 20 Anode 21 Electrode head 21A Powder compact 22 Electron receiving part 22A Electron receiving part Forming material layer 23 Heat transfer portion 23A Heat transfer portion forming material layer 23a First heat transfer portion 23b Second heat transfer portion 25 Electrode core rod 30 Cathode 31 Electrode head 35 Electrode core rod 40 Anode manufacturing mold 41 Molding recess Place 45 Press member S Discharge space

Claims

In a short arc discharge lamp comprising an arc tube and an anode and a cathode arranged opposite to each other in the arc tube,
The anode has an electron receiving portion facing the cathode and made of a material containing tungsten as a main component, and 3 to 100% of the density of the electron receiving portion formed at the rear end of the electron receiving portion. Comprising an electrode head having a heat transfer portion having a density,
An electrode core rod that holds the electrode head, the electrode core rod is provided in a state penetrating the heat transfer unit, or in a state of entering the heat transfer unit,
A method for manufacturing a short arc discharge lamp, wherein the heat transfer portion is made of a sintered body of a metal other than tungsten, and is connected to the electrode core bar and the electron receiving portion ,
Prepare an anode manufacturing mold having a molding recess corresponding to the shape of the anode to be formed,
Insert the electrode core rod into the molding recess of this anode manufacturing mold,
In the molding recess of the anode manufacturing mold, an electron accepting portion forming material containing a powder and a binder comprising the material constituting the electron accepting portion is charged and deposited, and further constitutes a heat transfer portion. A heat transfer part forming material containing a powder and a binder made of the material is charged and deposited,
Thereafter, by pressing the deposited material for forming the electron receiving portion and the material for forming the heat transfer portion, a green compact formed by laminating the material layer for forming the heat transfer portion on the material layer for forming the electron receiving portion is formed. Forming
A method for manufacturing a short arc type discharge lamp, comprising a step of obtaining an anode by subjecting the green compact to a firing treatment.