KR20150140665A

KR20150140665A - Discharge lamp

Info

Publication number: KR20150140665A
Application number: KR1020157027299A
Authority: KR
Inventors: 미노루 오카이; 유스케 호소키; 다케히로 하야시
Original assignee: 가부시키가이샤 오크세이사쿠쇼
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: TWI608518B; KR102190649B1; CN105122423B; CN105122423A; JP6371275B2; JPWO2014170734A1; WO2014170734A1; TW201503219A

Abstract

본 발명의 방전 램프는, 발광관과 일체적으로 형성된 봉지관 내에 설치되어, 상기 발광관 내의 전극을 지지하는 전극 지지봉과, 외부 전원과 전기적으로 접속되는 전기 접속봉과, 상기 전극 지지봉 및 상기 전기 접속봉이 삽입되어, 상기 봉지관과 용착하는 유리 부재와, 상기 유리 부재의 외표면을 따라서 연장되는 복수의 띠모양 금속박과, 상기 띠모양 금속박과 상기 전극 지지봉 및 상기 전기 접속봉을 전기적으로 접속시키는 한 쌍의 환상 부재를 구비한다. 그리고, 정격 전력 3 kW 이상, 안정 점등 중의 전류치 130 A 이상, 상기 발광관 내의 봉입 수은량 7 mg/cc 이하이며, 이하의 식을 채우도록, 상기 띠모양 금속박의 두께가 정해져 있다.
σ=7.54×10⁵T-6×10⁷
T=1.92(I/nwd)+98.9
σ≤1.20×10⁸ The discharge lamp of the present invention comprises an electrode support rod installed in an encapsulation tube integrally formed with an arc tube and supporting an electrode in the arc tube, an electrical connection rod electrically connected to an external power source, A plurality of band-shaped metal foils extending along the outer surface of the glass member, and a plurality of band-shaped metal foils which are electrically connected to the electrode support rods and the electrical connection rods And a pair of annular members. The thickness of the band-shaped metal foil is determined so that the rated power is 3 kW or more, the current value during stable lighting is 130 A or more, the mercury content in the arc tube is 7 mg / cc or less, and the following equation is satisfied.
σ = 7.54 × 10 ⁵ T-6 × 10 ⁷
T = 1.92 (I / nwd) +98.9
1.20 x 10 ⁸

Description

DISCHARGE LAMP

본 발명은, 쇼트 아크형 방전 램프에 관하고, 특히, 방전 램프의 봉지 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a short arc type discharge lamp, and more particularly, to a discharge lamp sealing structure.

쇼트 아크형 방전 램프에서는, 전극을 봉한 발광관의 양단에 유리제의 봉지관이 일체적으로 형성되고, 봉지관 내에서는, 전극을 지지하는 전극 지지봉이 통상(筒狀) 유리관에 의해서 보관 유지된다. 금속박에 의한 봉지 구조에서는, 봉지관을 열에 의해서 축경시켜, 봉지관을 유리관과 용착한다. 이것에 의해, 금속박이 봉합되어, 발광관 내가 기밀 상태가 된다.In the short arc type discharge lamp, a sealing tube made of glass is integrally formed at both ends of an arc tube sealed with an electrode. In an encapsulation tube, an electrode supporting rod supporting the electrode is held by a cylindrical glass tube. In an encapsulation structure using a metal foil, the encapsulation tube is thermally reduced in size by heat, and the encapsulation tube is welded to the glass tube. As a result, the metal foil is sealed and the light emitting tube is in an airtight state.

반도체, 액정 제조 분야에서는, 생산 효율을 향상시키기 위해, 쇼트 아크형 방전 램프의 대전력화가 진행되고 있다. 그 때문에, 정격 전력이 큰 방전 램프에서는, 전극 지지봉에 금속링을 고정시켜, 복수의 금속박을 금속링에 용착한다. 이것에 의해, 금속박, 금속링, 전극 지지봉을 개입시켜 전력이 공급된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).2. Description of the Related Art In the field of semiconductor and liquid crystal manufacturing, in order to improve the production efficiency, the electric arc discharge lamp of a short arc type has been increasingly used. Therefore, in a discharge lamp having a large rated power, a metal ring is fixed to the electrode support rod, and a plurality of metal foils are welded to the metal ring. As a result, electric power is supplied through the metal foil, the metal ring, and the electrode support rod (see, for example, Patent Document 1).

램프 점등 중, 금속링과 봉지관의 열팽창율의 차이에 의해서 금속링 부근에서 크랙이 발생하면, 고온 상태의 금속링이 외기에 접함으로써 산화하고, 금속박이 용단해 버린다. 혹은, 크랙 진행에 의해서 발광관이 파열할 우려가 있다. 크랙 발생을 방지하기 위해, 봉지관을 이중구조로 하는 구조가 알려져 있고, 금속링크와 금속박을 흐르는 전류의 전류 밀도가 한도치를 넘지 않는 범위에서, 봉지관의 두께를 정한다(특허문헌 2 참조).When cracks occur near the metal ring due to the difference in thermal expansion coefficient between the metal ring and the sealing pipe during lamp lighting, the metal ring in a high temperature state contacts with the outside air and oxidizes and the metal foil is fused. Otherwise, there is a possibility that the arc tube is broken due to the progress of the crack. In order to prevent the occurrence of cracks, a structure in which the sealing pipe is double-structured is known, and the thickness of the sealing pipe is determined within a range in which the current density of the current flowing through the metal link and the metal foil does not exceed the limit (refer to Patent Document 2).

일본 공개특허 특개2007-115414호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-115414 일본 공개특허 특개2007-095328호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-095328

방전 램프에서는, 세밀한 노광을 실현시키기 위해, 봉입 수은량을 지극히 줄이는 일이 있다. 이것에 의해서, 피크 반값폭이 작아져, 피크 파장 부근이 두드러지는 스펙트럼 분포 특성을 얻을 수 있다. 봉입 수은량이 적은 이러한 방전 램프에서는, 저전압에서 발광하고, 안정 점등 상태가 된다. 그 결과, 대전력인(3kW 이상) 방전 램프에서 램프 점등 시에 흐르는 전류는, 고전류치(예를 들면 130 A 이상)가 된다.In the discharge lamp, in order to realize fine exposure, the amount of mercury enclosed may be extremely reduced. As a result, the half width of the peak becomes smaller, and the spectrum distribution characteristic in which the vicinity of the peak wavelength becomes prominent can be obtained. In such a discharge lamp having a small amount of mercury mercury, the lamp emits light at a low voltage and is in a stable lighting state. As a result, in a discharge lamp of a large power (3 kW or more), the current flowing when the lamp is lit is a high current value (for example, 130 A or more).

금속박, 금속링에 흐르는 전류치가 높아지는 것에 의해서 보다 많은 열이 발생하고, 특히, 금속링 및 금속박과 봉지관과의 접촉면에서, 큰 열응력이 봉지관을 향해서 작용한다. 그렇지만, 봉지부 외경이 작은 쇼트 아크형 방전 램프 등의 경우, 봉지관을 이중구조로 채용하는 것이 어렵고, 또, 금속박의 두께도 제한된다. 그 때문에, 금속링 부근에서의 크랙 발생을 충분히 방지할 수 없다.As the current flowing through the metal foil and the metal ring increases, more heat is generated. In particular, at the contact surface between the metal ring and the metal foil and the sealing tube, a large thermal stress acts toward the sealing tube. However, in the case of a short-arc discharge lamp having a small outer diameter of the sealing portion, it is difficult to employ a double-walled sealing tube, and the thickness of the metal foil is also limited. Therefore, occurrence of cracks in the vicinity of the metal ring can not be sufficiently prevented.

따라서, 고출력, 대전류형 쇼트 아크형 방전 램프(특히, 단일 봉지관 구조의 경우)에서, 램프 점등 중, 크랙이 봉지관에 발생하는 것을 억제하는 것을 요구할 수 있다.Therefore, it may be required to suppress the occurrence of cracks in the sealing pipe during lamp lighting, in a high-output, high-current type short arc type discharge lamp (in particular, in the case of a single sealing tube structure).

본 발명의 방전 램프는, 발광관과 일체적으로 형성된 봉지관 내에 설치되어, 상기 발광관 내의 전극을 지지하는 전극 지지봉과, 외부 전원과 전기적으로 접속되는 전기 접속봉과, 상기 전극 지지봉 및 상기 전기 접속봉이 삽입되어, 상기 봉지관과 용착하는 유리 부재와, 상기 유리 부재의 외표면을 따라서 연장되는 복수의 띠모양 금속박과, 상기 띠모양 금속박과 상기 전극 지지봉 및 상기 전기 접속봉을 전기적으로 접속시키는 한 쌍의 환상 부재를 구비한다.The discharge lamp of the present invention comprises an electrode support rod installed in an encapsulation tube integrally formed with an arc tube and supporting an electrode in the arc tube, an electrical connection rod electrically connected to an external power source, A plurality of strip-shaped metal foils extending along the outer surface of the glass member, and a plurality of strip-shaped metal foils which are electrically connected to the electrode support rods and the electrical connection rods And a pair of annular members.

환상 부재는, 도전성 부재이면 좋고, 예를 들면 금속링 등에 의해서 구성 가능하고, 복수의 금속박이 링 외표면에 접속된다. 유리 부재는, 양단에 축공을 형성한 통상(筒狀) 유리로서 구성하는 것이 가능하다.The annular member may be a conductive member, for example, a metal ring or the like, and a plurality of metal foils are connected to the outer surface of the ring. The glass member can be constituted as a cylindrical glass in which a shaft hole is formed at both ends.

본 발명에서는, 정격 전력 3 kW 이상, 안정 점등 중의 전류치 130 A 이상, 상기 발광관 내의 봉입 수은량 7 mg/cc 이하며, 이하의 식을 채우도록, 상기 띠모양 금속박의 두께가 정해져 있다.In the present invention, the thickness of the band-shaped metal foil is determined so that the rated power is 3 kW or more, the current value during stable lighting is 130 A or more, the mercury content in the arc tube is 7 mg / cc or less and the following equation is satisfied.

σ=7.54×10⁵T-6×10⁷ σ = 7.54 × 10 ⁵ T-6 × 10 ⁷

T=1.92(I/nwd)+98.9T = 1.92 (I / nwd) +98.9

σ≤1.20×10⁸ 1.20 x 10 ⁸

다만, 상기 환상 부재의 외표면으로부터 상기 봉지관의 내표면에 걸리는 열응력을 σ(Pa), 상기 봉지관의 외표면 온도를 T(℃), 안정 점등 중의 전류치를 I(A), 상기 띠모양 금속박의 매수를 n, 상기 띠모양 금속박의 폭을 w(mm), 상기 띠모양 금속박의 두께를 d(mm)로 한다.It is preferable that σ (Pa) denotes the thermal stress applied to the inner surface of the sealing tube from the outer surface of the annular member, T (° C.) denotes the outer surface temperature of the sealing tube, I The number of the shaped metal foil is n, the width of the band metal foil is w (mm), and the thickness of the band metal foil is d (mm).

또한, 한 쌍의 환상 부재 양쪽 모두에서의 열응력 σ, 외표면 온도 T라고 해도 좋고, 혹은, 일방의 환상 부재에 대해 규정해도 괜찮다. 대전류에 의한 크랙이 발생하기 쉬운 봉지관과 환상 부재와의 접속부에서 정하면 좋다.Also, the thermal stress σ and the outer surface temperature T in both of the pair of annular members may be referred to, or may be defined for one of the annular members. It may be determined at the connection portion between the sealing pipe and the annular member, which is liable to cause a crack due to a large current.

본 발명에서는, 정격 출력이 크고, 저전압으로 점등하고, 봉지관 외경이 작은 방전 램프 등에서, 램프 점등 중에 금속박에서 발생하는 열이, 봉지관 내표면과 금속링 등 도전성 환상 부재 외표면과의 접촉면에 걸리는 열응력에 영향을 미치는 것을 찾아내고, 대전류를 금속박이 흘러도 크랙이 발생하지 않게, 금속박의 두께가 특유의 두께로 정해진다. 지금까지 필요라고 생각하지 않았던 두께를 갖는 금속박을 적용함으로써, 내구성이 뛰어난 방전 램프가 실현 가능해진다.In the present invention, in a discharge lamp having a large rated output, a low voltage, and a small outer diameter of an encapsulating tube, heat generated in the metal foil during lamp lighting is applied to the contact surface between the inner surface of the encapsulation tube and the outer surface of the conductive annular member And the thickness of the metal foil is set to a specific thickness so that cracks do not occur even when the metal foil flows in a large current. A discharge lamp having excellent durability can be realized by applying a metal foil having a thickness not considered necessary until now.

봉지관 외경이 비교적 작은 쇼트형 방전 램프에서 크랙 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하고, 봉지관이 이하의 식을 채우는 방전 램프에 적용하는 것이 가능하다.It is possible to effectively suppress the occurrence of cracks in a short discharge lamp having a relatively small outer diameter of an encapsulation tube and to apply it to a discharge lamp that satisfies the following formula.

I/L≥5I / L? 5

봉지관의 외표면 온도가 너무 낮으면, 봉지관과 발광관과의 온도차가 커지는 것에 의해서 열변형이 생기고, 한편, 외표면 온도가 너무 높으면, 구금부(口金部)와 봉지관과의 온도차가 커지는 것에 의해서 열왜곡이 생긴다. 그 때문에, 램프 안정 점등 중의 상기 봉지관의 외표면 온도가, 이하의 식을 채우도록 정하는 것이 좋다.If the temperature of the outer surface of the sealing tube is too low, the temperature difference between the sealing tube and the arc tube becomes large to cause thermal deformation. On the other hand, if the temperature of the outer surface is too high, Heat distortion is caused by enlargement. Therefore, it is preferable that the outer surface temperature of the sealing tube during stable lamp lighting is set so as to satisfy the following expression.

150≤T≤800150? T? 800

본 발명의 다른 태양에서의 방전 램프는, 발광관과 일체적으로 형성된 봉지관 내에 설치되어, 상기 발광관 내의 전극을 지지하는 전극 지지봉과, 외부 전원과 전기적으로 접속되는 전기 접속봉과, 상기 전극 지지봉 및 상기 전기 접속봉이 삽입되어, 상기 봉지관과 용착하는 유리 부재와, 상기 유리 부재의 외표면을 따라서 연장되는 복수의 띠모양 금속박과, 상기 띠모양 금속박과 상기 전기 접속봉을 전기적으로 접속시키는 환상 부재를 구비하고, 이하의 식을 채우도록, 상기 띠모양 금속박의 두께가 정해져 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a discharge lamp comprising: an electrode support rod installed in an encapsulation tube integrally formed with an arc tube and supporting an electrode in the arc tube; an electrical connection rod electrically connected to an external power source; And a plurality of band-shaped metal foils extending along an outer surface of the glass member, wherein the band-shaped metal foils are connected to the electrical connection bar, And the thickness of the band-shaped metal foil is determined so as to satisfy the following expression.

σ≤1.20×10⁸ 1.20 x 10 ⁸

다만, 상기 환상 부재의 외표면에서 상기 봉지관의 내표면에 걸리는 열응력을 σ(Pa)로 한다.However, the thermal stress applied to the inner surface of the sealing tube at the outer surface of the annular member is defined as? (Pa).

본 발명에 의하면, 점등 중, 봉지관 내에서 크랙이 발생하는 것을 막아, 신뢰성이 높은 봉지 구조를 갖는 방전 램프를 얻을 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to prevent a crack from occurring in an encapsulation tube during lighting, and to obtain a discharge lamp having a highly reliable encapsulation structure.

[도 1] 본 실시 형태인 쇼트 아크형 방전 램프의 개략적 단면도이다.
[도 2] 음극측 봉지관의 개략적 단면도이다.
[도 3] 봉지관외표면 온도와 열응력과의 관계를 나타낸 그래프이다.
[도 4] 금속박을 흐르는 전류의 전류 밀도와 봉지관 외표면 온도와의 관계를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic cross-sectional view of a short arc type discharge lamp according to the present embodiment.
2 is a schematic sectional view of a negative-side sealing tube.
3 is a graph showing the relationship between the outer surface temperature of the bag and the thermal stress.
4 is a graph showing the relationship between the current density of the current flowing through the metal foil and the surface temperature of the sealing tube.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은, 본 실시 형태인 쇼트 아크형 방전 램프의 개략적 단면도이다.1 is a schematic sectional view of a short arc type discharge lamp according to the present embodiment.

쇼트 아크형 방전 램프(10)는, 석영 유리로 이루어지는 구상(球狀) 발광관(12) 내에 양극(14), 음극(16)을 대향 배치시킨 램프이며, 발광관(12)의 양단에는, 석영 유리의 봉지관(20, 60)이 대향하도록 일체적으로 형성되어 있다. 봉지관(20, 60)의 양단은, 구금(80A, 80B)으로 막혀 있다.The short arc type discharge lamp 10 is a lamp in which a cathode 14 and a cathode 16 are arranged in a spherical arc tube 12 made of quartz glass and opposed to each other. The sealing tubes 20 and 60 of the quartz glass are integrally formed so as to face each other. Both ends of the sealing tubes 20 and 60 are closed with the nuts 80A and 80B.

봉지관(20, 60)의 내부에는, 양극(14), 음극(16)을 지지함과 동시에, 발광관(12) 내의 방전 공간(11)을 봉지하는 파트( 이하, 마운트 부품이라고 한다)(18A, 18B)가 각각 봉입되어 있다. 방전 공간(11)에는, 수은 및 희가스가 봉입되어 있다.A part for supporting the anode 14 and the cathode 16 and for sealing the discharge space 11 in the arc tube 12 (hereinafter referred to as a mount part) 18A, and 18B are sealed, respectively. The discharge space 11 is filled with mercury and rare gas.

쇼트 아크형 방전 램프(10)는, 정격 전력 3 kW 이상의 고출력 방전 램프이고, 봉지관 외경이 비교적 작고, 또, 피크 파장 부근이 두드러지는 스펙트럼 분포 특성을 갖게 한 조명광으로 하기 위해, 발행관 내의 수은 봉입량이 7 mg/cc 이하로 정해져 있다. 그 때문에, 안정 점등하고 있을 때의 전압치는 낮고, 반대로 전류치가 커져, 전류치는 130 A 이상이 된다.The arc discharge lamp 10 is a high-output discharge lamp having a rated power of 3 kW or higher. In order to obtain an illumination light having a spectral distribution characteristic in which the outer diameter of the sealing tube is relatively small and the vicinity of the peak wavelength is prominent, The amount to be filled is 7 mg / cc or less. Therefore, the voltage value at the time of stable lighting is low, and the current value becomes large, and the current value becomes 130 A or more.

도 2는, 음극측 봉지관의 개략적 단면도이다. 또, 양극측 봉지관도 이와 같이 구성되어 있다.2 is a schematic sectional view of the negative electrode side sealing tube. The positive electrode side sealing tube is also configured in this manner.

도 2에 나타내듯이, 마운트 부품(18B)이 봉입되어 있는 봉지관(60) 내부에는, 음극(16)을 지지하는 전극 지지봉(17B)이 설치되고, 축 방향을 따라서 배설되어 있다. 전극 지지봉(17B)은, 원통형의 두꺼운 유리관(이하, 전극측 유리관이라고 한다)(22)에 형성된 축공에 삽통되고, 전극측 유리관(22)에 의해서 보관 유지된다.As shown in Fig. 2, an electrode support rod 17B for supporting the cathode 16 is provided inside the sealing tube 60 in which the mount part 18B is sealed, and is disposed along the axial direction. The electrode support rod 17B is inserted into a shaft hole formed in a cylindrical thick glass tube (hereinafter referred to as an electrode side glass tube) 22, and is held by the electrode side glass tube 22.

전극 지지봉(17B)은, 봉지관(60)의 단부까지 연장되지 않고, 소정 간격을 두고 금속제의 리드봉(전기 접속봉)(19B)가 동축적으로 대향 배치되어 있다. 전극 지지봉(17B), 리드봉(19B)은, 두꺼운 통상 유리 부재(이하, 외측 유리 부재라고 한다)(26)의 양단에 설치한 삽입공에 삽입되고, 외측 유리 부재(26)는 전극 지지봉(17B), 리드봉(19B)을 보관 유지한다. 리드봉(19B)은, 전원부(도시하지 않음)와 연결된 외부의 리드선(도시하지 않음)에 접속되어 있다.The electrode support rods 17B do not extend to the end portion of the sealing pipe 60 but are made of metal and lead rods (electrical connecting rods) 19B are disposed coaxially and opposed to each other at predetermined intervals. The electrode supporting bar 17B and the lead rod 19B are inserted into insertion holes provided at both ends of a thick ordinary glass member (hereinafter referred to as an outer glass member) 26, 17B and the lead rods 19B. The lead rod 19B is connected to an external lead wire (not shown) connected to a power source (not shown).

외측 유리 부재(26)의 양단에는, 금속링(환상 부재)(23, 25)이 각각 밀착 배치되고, 전극 지지봉(17B), 리드봉(19B)은, 금속링(23, 25)의 축공에 삽입되어 용접되고 있다. 발광관(12)에 가까운 금속링(이하, 내측 금속링이라고 한다)(23)은, 전극측 유리관(22)에 당접하고, 타방의 금속링(이하, 외측 금속링이라고 한다)(25)은, 리드봉(19B)을 축통하게 하여 보관 유지되는 두꺼운 고정 고정 유리관(28)에 당접한다.(Annular members) 23 and 25 are closely arranged on both ends of the outer glass member 26 and the electrode support rod 17B and the lead rod 19B are arranged in the axial direction of the metal rings 23 and 25 Is inserted and welded. A metal ring (hereinafter, referred to as an inner metal ring) 23 adjacent to the arc tube 12 is in contact with the electrode-side glass tube 22, and the other metal ring , And the lead rods 19B are axially connected to the thick fixed glass tube 28 that is held.

내측 금속링(23), 외측 금속링(25)의 사이에는, 복수의 띠모양 금속박(27)이, 외측 유리 부재(26)의 외표면을 따라서 축방향으로 연장되고, 주방향(周方向)을 따라서 등간격으로 배치되어 있다. 또, 복수의 띠모양 금속박(27) 각각의 양단은, 내측 금속링(23), 외측 금속링(25)의 원주면에 용접되고 있다. 외측 금속링(25)은, 리드봉(19B)과 띠모양 금속박(27)을 전기적으로 접속시키고, 내측 금속링(23)은, 띠모양 금속박(27)과 전극 지지봉(22) 을 전기적으로 접속시키고, 이것에 의해, 전원부와 전기적으로 접속하는 리드봉(19B)으로부터 음극(16)에 전력이 공급된다.A plurality of band-like metal foils 27 extend in the axial direction along the outer surface of the outer glass member 26 between the inner metal ring 23 and the outer metal ring 25, As shown in FIG. Both ends of each of the plurality of strip-shaped metal foils 27 are welded to the circumferential surfaces of the inner metal ring 23 and the outer metal ring 25. The outer metal ring 25 electrically connects the lead rods 19B and the band shaped metal foil 27 and the inner metal ring 23 electrically connects the band shaped metal foil 27 and the electrode support rods 22 Whereby electric power is supplied to the cathode 16 from the lead rod 19B electrically connected to the power supply portion.

봉지관(60)은, 봉지 공정 시에 가스 버너 등에서 가열되는 것에 의해서 축경하고, 전극측 유리관(22), 외측 유리 부재(26), 고정 유리관(28)과 용착하고 있다. 이것에 의해, 봉지관(60) 내부가 봉지되어, 전극측 유리관(22), 내측 금속링(23), 외측 금속링(25), 외측 유리 부재(26), 그리고 고정 유리관(28)을 포함한 마운트 부품(18B)이, 축방향으로 움직이지 않게 고정된다.The sealing tube 60 is thermally fused with the electrode side glass tube 22, the outer glass member 26, and the fixed glass tube 28 by being heated in a gas burner or the like during the sealing process. Thus, the inside of the sealing tube 60 is sealed, and the glass tube 22 including the electrode side glass tube 22, the inside metal ring 23, the outside metal ring 25, the outside glass member 26, The mount part 18B is fixed so as not to move in the axial direction.

이하, 도 3, 4를 이용하여, 본 실시 형태의 봉지 구조에 대해 설명한다.Hereinafter, the encapsulation structure of the present embodiment will be described with reference to Figs. 3 and 4. Fig.

도 3은, 봉지관 외표면 온도와 열응력과의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 4는, 금속박을 흐르는 전류의 전류 밀도와 봉지관 외표면 온도와의 관계를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the outer surface temperature of the sealing tube and the thermal stress. 4 is a graph showing the relationship between the current density of the current flowing through the metal foil and the outer surface temperature of the sealing tube.

램프 점등 시, 금속과 유리의 열팽창율이 상위(相違)하기 때문에, 금속박(27)과 봉지관(60), 외측 금속링(25)과 봉지관(60)과의 접촉면/용착면에서, 열응력이 발생한다. 내측 금속링(23), 금속박(27), 봉지관(60)과의 사이에서도 동일하게 열응력이 발생한다.The thermal expansion rates of the metal and the glass are different from each other when the lamp is turned on so that the thermal expansion rates of the metal and the glass are different from each other in the contact surface / welded surface between the metal foil 27 and the sealing tube 60 and between the outer metal ring 25 and the sealing tube 60 Stress occurs. Thermal stress also occurs between the inner metal ring 23, the metal foil 27, and the sealing tube 60.

상술한 것처럼, 방전 램프(10)는, 쇼트 아크형 방전 램프이며, 저전압, 대전류형 방전 램프이며, 봉지관 외경이 비교적 작다. 그 때문에, 램프 점등 중에 금속박(27) 전체로 발생하는 열이, 내측, 외측 금속링(25)의 외주면 부근에서 봉지관(60)을 향해서 걸리는 열응력에 영향을 준다. 이 열의 영향은, 봉지관 외경이 큰 방전 램프와 비교해서 매우 크다. 또한 봉지관 외경을 작게 했을 경우, 이중 봉지 구조를 채용하여 봉지부 강도를 강하게 하는 것이 어렵다.As described above, the discharge lamp 10 is a discharge lamp of a short arc type and is a low-voltage, high-current-type discharge lamp, and the outer diameter of the sealing pipe is relatively small. Therefore, the heat generated in the entire metal foil 27 during lamp lighting affects the thermal stress applied to the sealing tube 60 in the vicinity of the outer peripheral surface of the inner and outer metal rings 25. The effect of this heat is very large as compared with a discharge lamp having a large outer diameter of the sealing pipe. Further, when the outer diameter of the sealing tube is made small, it is difficult to make the strength of the sealing portion strong by employing the double sealing structure.

금속박(27)에 흐르는 전류의 전류 밀도가 큰 만큼 금속박(27)의 온도가 상승하고, 열량이 많아지지만, 전류 밀도는 금속박(27)의 두께에 의해서 바뀐다. 따라서, 용착 부족에 의한 박리를 방지하기 위해서 금속박(27)을 너무 얇게 하면, 열응력이 커져 크랙 발생의 우려가 있다. 거기서 본 실시 형태에서는, 전류 밀도에 관한 금속박(27)의 두께가, 소정 두께 이상이 되도록 정해져 있다.The temperature of the metal foil 27 increases as the current density of the current flowing through the metal foil 27 increases and the amount of heat increases but the current density changes depending on the thickness of the metal foil 27. [ Therefore, if the metal foil 27 is made too thin to prevent peeling due to insufficient welding, the thermal stress becomes large and there is a risk of occurrence of cracks. Therefore, in this embodiment, the thickness of the metal foil 27 relative to the current density is determined to be equal to or larger than a predetermined thickness.

도 3, 도 4에 나타내듯이, 외측 금속링(25)의 외주면으로부터 봉지관(60)의 내표면에 걸리는 열응력 σ(Pa)에 관해서는, 봉지관(60)의 외표면 온도를 T(℃), 안정 점등 중의 전류치를 I(A), 금속박(27)의 매수를 n, 금속박의 폭을 w(mm), 금속박의 두께를 d(mm)로 했을 때, 이하의 식이 성립되도록, 금속박의 두께 d(mm), 금속박의 폭 w(mm), 금속박(27)의 매수 n가 정해져 있다.As shown in Figs. 3 and 4, the thermal stress? (Pa) applied to the inner surface of the sealing tube 60 from the outer circumferential surface of the outer metal ring 25 is expressed by T ( (Mm), and the thickness of the metal foil is d (mm), the following expression is established so that the following expression can be established when the current value during stable lighting is I (A), the number of the metal foil 27 is n, the width of the metal foil is w The width d (mm) of the metal foil, the width w (mm) of the metal foil and the number n of the metal foil 27 are determined.

σ=7.54×10⁵T-6×10⁷ ····(1)σ = 7.54 × 10 ⁵ T-6 × 10 ⁷ (1)

T=1.92(I/nwd)+98.9 ····(2)T = 1.92 (I / nwd) +98.9 ····(2)

σ≤1.20×10⁸ ····(3)1.20 x 10 ⁸ (3)

(1) 식은, 봉지관 외표면 온도 T와 열응력 σ이 비례 관계에 있는 것을 나타내고 있다(도 3 참조). 다만, 도 2에 나타내는 봉지관 포인트 PT에서의 표면 온도로 한다. 또, (2) 식은, 봉지관 외표면 온도 T와 전류 밀도 (I/nwd)가 비례 관계에 있는 것을 나타내고 있다(도 4 참조). (1), (2) 식은, 실제로 봉지관 외표면 온도를 열전대 등에서 측정하고, 시뮬레이션에 의해서 열응력을 측정한 것으로부터 밝혀진 식이다.(1) shows that the outer surface temperature T of the sealing tube is in a proportional relationship with the thermal stress σ (see FIG. 3). However, it is assumed that the surface temperature at the sealing pipe point PT shown in Fig. The formula (2) shows that the outer surface temperature T of the sealing tube is in a proportional relationship with the current density (I / nwd) (see FIG. 4). The equations (1) and (2) are the formulas found from the fact that the outer surface temperature of the sealing tube was measured at a thermocouple or the like and the thermal stress was measured by simulation.

그리고, (3) 식은 실험 등에서 경험적으로 인도된 식이며, 전류치 I가 정해지면, 상기(3) 식을 채우도록 금속박(27)의 배치 매수 n, 폭 w, 두께 d를 정할 수 있다. 내측 금속링(23)에 대해서도 동일한 관계가 된다.The formula (3) is a formula that is empirically conducted in an experiment or the like. When the current value I is determined, the number n, the width w, and the thickness d of the metal foil 27 can be determined so as to satisfy the expression (3). The same holds for the inner metal ring 23.

그런데, 금속박(27)의 배치 매수 및 폭은, 일반적으로 종래의 쇼트 아크형 방전 램프와 같은 사양이 되는 경우가 많고, 또, 제조 공정에서의 제한, 요구에 의해서 자유도가 적다. 그 때문에, 실제로는, 금속박(27)의 두께를 조정하는 것에 의해서 크랙 발생을 방지한다. 구체적으로는, 종래와 비교해서 두께가 있는 금속박이 된다. 다만, 너무 두껍게 하면 박리가 일어나기 때문에, 0.1 mm 이하로 정해진다.However, the number and width of the metal foil 27 are often the same as those of conventional short arc discharge lamps, and the degree of freedom is small due to limitations and demands in the manufacturing process. Therefore, in practice, cracks are prevented by adjusting the thickness of the metal foil 27. Concretely, the metal foil is thicker than the conventional one. However, if it is too thick, peeling occurs, so it is set to 0.1 mm or less.

또한, 봉지관(60)과 발광관(12) 혹은 구금(80B)과의 온도차가 너무 크면, 유리의 열변형이 커지고, 크랙이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 이하의 식을 채우는 봉지관 외표면 온도가 되도록, 정격 전력, 봉지관경 등이 정해진다.If the temperature difference between the sealing tube 60 and the bulb 80 or the bulb 80B is too large, thermal deformation of the glass becomes large and cracks are likely to occur. For this reason, the rated power, the sealing diameter, and the like are determined so that the surface temperature outside the sealing tube satisfying the following equations is satisfied.

150≤T≤800 ····(4)150? T? 800 ····(4)

봉지관 외표면 온도 T를 150° 이상으로 함으로써 발광관과의 온도차에 의한 열왜곡을 억제하고, 봉지관 외표면 온도 T를 800° 이하로 함으로써, 구금부와의 온도차에 의한 열왜곡을 억제한다.By suppressing the thermal distortion due to the temperature difference with the arc tube by suppressing the outer surface temperature T of the sealing tube to 150 DEG or more and by setting the outer tube surface temperature T to 800 DEG or less, thermal distortion due to the temperature difference with the sealing portion is suppressed .

또, 봉지관 외경(L)이 비교적 작은 쇼트 아크형 방전 램프에서 상기 식을 채우는 봉지 구조를 채용하는 것이 바람직하고, 여기에서는, 이하의 식을 채우는 봉지관 외경(L)을 갖는 방전 램프가 적용된다. 예를 들면, 전류치가 200 A 일 때, 외형 L은 40 mm 이하로 정해진다.In addition, it is preferable to employ a sealing structure that satisfies the above formula in a short arc type discharge lamp having a relatively small outer diameter (L) of the sealing tube. Here, a discharge lamp having an outer diameter (L) do. For example, when the current value is 200 A, the external form L is set to 40 mm or less.

I/L≥5 ····(5)I / L? 5 (5)

봉지관 외경(L)이 비교적 작은 쇼트 아크형 방전 램프에서는, 크랙 내성을 올리기 위해서 이중 봉지 구조를 취하면, 금속박의 매수와 폭이 매우 작아져 버리기 때문에, 금속박을 극단적으로 두껍게 하지 않으면 안되고, 박리의 위험이 증가한다. 즉, (5) 식을 채우는 방전 램프에서는, (1) (2) (3) 식을 채우도록 봉지박의 두께를 정하는 것이 요구될 수 있다.In a short arc discharge lamp having a relatively small outer diameter (L) of an encapsulation tube, the number of metal foils and the width of the metal foil become very small if a double-sealed structure is employed in order to increase crack resistance. Therefore, the metal foil must be made extremely thick, The risk of That is, in the discharge lamp filling the equation (5), it may be required to determine the thickness of the encapsulation foil so as to satisfy the equations (1), (2) and (3).

이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 봉지관 외경이 작고, 정격 출력이 크고(3 kW 이상), 저전압에 의한 점등에 의해 대전류(130 mmA 이상)가 흐르는 쇼트 아크형 방전 램프에서, 상기 (1)~(3) 식이 채워지도록, 금속박의 두께가 정해진다.As described above, according to the present embodiment, in the short arc type discharge lamp in which the outer diameter of the sealing tube is small, the rated output is large (3 kW or more), and the large current (130 mmA or more) (3) The thickness of the metal foil is determined so that the equation is filled.

또한, 금속링, 유리 부재에 대해서는, 그 이외의 구성, 형상으로 하는 것도 가능하다.The metal ring and the glass member may have other configurations and shapes.

[실시예][Example]

이하, 실시예인 방전 램프에 대해 설명한다. 여기에서는, 금속박의 두께를 바꾸어 크랙 발생의 유무를 조사했다.Hereinafter, a discharge lamp according to an embodiment will be described. Here, the thickness of the metal foil was changed to investigate the occurrence of cracks.

실시 예의 쇼트 아크형 방전 램프에서는, 봉지관 외경 27mm, 봉지관두께 3.5mm, 원주상 외측 유리 부재의 외경 20mm, 금속박의 매수 5, 폭 10 mm로 정해져 있다. 정격 전력은 4.5kW, 전류치 155 mA로 정해진다.In the short arc type discharge lamp of the embodiment, the outer diameter of the sealing tube is 27 mm, the sealing tube thickness is 3.5 mm, the outer diameter of the outer circumferential glass member is 20 mm, the number of metal foil is 5, and the width is 10 mm. The rated power is 4.5 kW and the current value is 155 mA.

그리고, 금속박의 두께를 0.06mm, 0.05 mm로 하고 1000시간 램프 계속 점등을 실시하고, 열전대에 의해서 온도를 측정하는 한편으로, 열응력을 계산기에 의한 시뮬레이션에 의해서 계산함과 동시에, 크랙 발생의 유무를 조사하였다. 그 결과, 이하 표 1에 나타낸다.Then, the thickness of the metal foil was set to 0.06 mm and 0.05 mm, the lamp was continuously turned on for 1000 hours, and the temperature was measured by a thermocouple. On the other hand, the thermal stress was calculated by a simulation using a calculator, Respectively. The results are shown in Table 1 below.

표 1에 나타내듯이, 3.5kW, 4.5 kW 어느 것에서도, 열응력은 모두 1.20×108 Pa 이하가 되어, 금속박의 두께 0.06mm, 0.05 mm양쪽 모두에서, 크랙이 발생하지 않았다.As shown in Table 1, the thermal stresses were all 1.20 x 10 < 8 > Pa or less in both of 3.5 kW and 4.5 kW, and cracks did not occur in both the thicknesses of 0.06 mm and 0.05 mm of the metal foil.

한편, 비교예로서, 금속박의 두께를 0.033 mm로 한 방전 램프에 대해 같은 실험을 실시하고, 열응력을 계산하여 크랙 발생의 유무를 조사하였다. 다만, 점등 조건을 바꾸어 수행하였다.On the other hand, as a comparative example, the same experiment was conducted on a discharge lamp having a metal foil thickness of 0.033 mm, and thermal stress was calculated to investigate the occurrence of cracks. However, the lighting conditions were changed.

그 결과, 열응력이 1.20×108 Pa보다 커지면, 크랙이 발생한다. 이와 같이, 금속박의 두께를 종래와 비교해서 적절한 두께로 함으로써, 이중 봉지 구조를 채용하지 않고, 봉지관 외경이 작고, 저전압으로 대전류를 흘리는 쇼트 아크형 방전 램프에서, 크랙이 발생하지 않는 것이 밝혀졌다.As a result, when the thermal stress is larger than 1.20 x 10 < 8 > Pa, cracks occur. As described above, it has been found that cracks are not generated in a short-arc discharge lamp in which the double-sealed structure is not employed, the outer diameter of the sealing pipe is small, and the large current is passed at a low voltage, .

본 발명에 관해서는, 첨부된 클레임에 의해서 정의되는 본 발명의 의도 및 범위로부터 멀어지지 않고, 여러 가지 변경, 치환, 대체가 가능하다. 또한, 본 발명에서는, 명세서에 기재된 특정의 실시 형태의 프로세스, 장치, 제조, 구성물, 수단, 방법 및 스텝으로 한정되는 것을 의도하고 있지 않는다. 당업자이면, 본 발명의 개시로부터, 여기에 기재된 실시 형태가 가져오는 기능과 같은 기능을 실질적으로 완수하고, 또는 동등의 작용, 효과를 실질적으로 가져오는 장치, 수단, 방법이 이끌리는 것을 인식할 것이다. 따라서, 첨부한 청구의 범위는, 그러한 장치, 수단, 방법의 범위에 포함되는 것이 의도되고 있다.Various changes, substitutions, and substitutions are possible with respect to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Furthermore, the present invention is not intended to be limited to the processes, apparatuses, manufacture, compositions, means, methods and steps of the specific embodiments described in the specification. Those skilled in the art will recognize from the disclosure of the present invention that devices, means and methods that substantially fulfill the functions, such as those brought by the embodiments described herein, or that substantially bring about an equivalent effect will be. Accordingly, the appended claims are intended to be included within the scope of such apparatus, means, and / or methods.

본원은, 일본 출원(특원2013-084929호, 2013년 4월 15일 출원)을 기초 출원으로서 우선권 주장하는 출원이며, 기초 출원의 명세서, 도면 및 클레임을 포함한 개시 내용은, 참조하는 것에 의해서 본원 전체에 집어 넣어져 있다.The present application claims priority to a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2013-084929, filed on April 15, 2013), and the disclosure contents including the specification, drawings and claims of the basic application are incorporated herein by reference in their entirety .

10 방전 램프
17B 전극 지지봉
19B 리드봉(전기 접속봉)
23 내측 금속링(환상 부재)
25 외측 금속링(환상 부재)
26 외측 유리 부재(유리 부재)
27 금속박
60 봉지관10 discharge lamp
17B electrode support bar
19B Lead Rod (Electrical Connection Rod)
23 Inner metal ring (annular member)
25 outer metal ring (annular member)
26 outer glass member (glass member)
27 Metal foil
60 bags

Claims

An electrode support rod which is provided in an encapsulation tube integrally formed with the arc tube and supports the electrode in the arc tube,
An electrical connecting rod electrically connected to an external power source,
A glass member into which the electrode supporting bar and the electric connecting rod are inserted and is welded to the sealing pipe,
A plurality of band-shaped metal foils extending along an outer surface of the glass member,
And a pair of annular members electrically connecting the band-shaped metal foil and the electrode supporting bar and the electrical connecting bar,
A rated power of 3 kW or more, a current value of 130 A or more during stable lighting, a mercury content in the arc tube of 7 mg / cc or less,
Wherein the thickness of the band-shaped metal foil is determined so as to satisfy the following equation.

σ = 7.54 × 10 ⁵ T-6 × 10 ⁷
T = 1.92 (I / nwd) +98.9
1.20 x 10 ⁸

It is preferable that σ (Pa) denotes a thermal stress applied to the inner surface of the sealing tube at the outer surface of the annular member, T (° C.) denotes an outer surface temperature of the sealing tube, I (A) denotes a current value during stable lighting, The number of the shaped metal foil is n, the width of the band metal foil is w (mm), and the thickness of the band metal foil is d (mm).

The method according to claim 1,
Wherein the outer surface temperature of the sealing tube during stable lamp lighting is determined so as to satisfy the following formula.

150? T? 800

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the outer diameter (L) (mm) of the sealing tube is determined so as to satisfy the following formula.

I / L? 5

An electrode support rod which is provided in an encapsulation tube integrally formed with the arc tube and supports the electrode in the arc tube,
An electrical connecting rod electrically connected to an external power source,
A glass member into which the electrode supporting bar and the electric connecting rod are inserted and is welded to the sealing pipe,
A plurality of band-shaped metal foils extending along an outer surface of the glass member,
And an annular member electrically connecting the band-shaped metal foil and the electrical connection bar,
Wherein the thickness of the band-shaped metal foil is determined so as to satisfy the following equation.

1.20 x 10 ⁸

However, the thermal stress applied to the inner surface of the sealing tube at the outer surface of at least one of the annular members is referred to as? (Pa).