KR20210144571A

KR20210144571A - 쇼트 아크형 방전 램프

Info

Publication number: KR20210144571A
Application number: KR1020210049790A
Authority: KR
Inventors: 료스케 이케노
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2021-11-30
Also published as: JP2021184351A; CN113707533A; TWI877316B; JP7505263B2; TW202213437A

Abstract

[과제] 점등 시에 수은을 신속하게 증발시킴으로써 조기에 안정 점등할 수 있는 쇼트 아크형 방전 램프를 제공한다.
[해결 수단] 발광관부 및 발광관부의 상하단으로부터 각각 반대 방향으로 연속하여 연장되는 한 쌍의 봉지관부를 갖는 방전 용기와, 발광관부의 내부에 상하로 대향 배치된 한 쌍의 전극과, 한 쌍의 전극에 각각 접속되고, 봉지관부 내에서 연장되는 한 쌍의 리드봉과, 리드봉의 외주면과 봉지관부의 내주면 사이에, 리드봉을 지지하도록 배치된 유리제의 지지용 통체를 구비하고, 방전 용기의 발광 공간 내에 수은이 봉입되어, 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 하방에 위치하는 전극에 접속된 리드봉과, 이 리드봉을 지지하는 지지용 통체 사이에는, 방전 램프가 소등 상태일 때에 수은을 저류하는 저류부가 설치되어 있고, 저류부는, 발광 공간과 연통하여, 리드봉의 축방향을 따라서 형성된 공극이다.

Description

쇼트 아크형 방전 램프{SHORT ARC TYPE DISCHARGE LAMP}

본 발명은, 쇼트 아크형 방전 램프에 관한 것이다.

예를 들면 반도체 소자, 액정 표시 소자 등의 제조 공정에 이용되는 노광 장치나, 여러 가지의 영사기에 있어서는, 광원으로서 쇼트 아크형 방전 램프(이하, 간단히 「램프」라고도 한다)가 이용되고 있다. 이 쇼트 아크형 방전 램프는, 방전 용기 내에 양극 및 음극이 서로 상하로 대향하여 배치됨과 더불어, 양극 또는 음극을 선단에 갖는 리드봉은, 유리제의 지지용 통체로 지지되어 구성되어 있다. 또, 당해 방전 용기 내에는, 발광 물질로서 수은이 봉입되어 있다.

이러한 램프는, 점등하면 증발하는 수은이, 소등 상태에서는 응집하여 하방의 전극의 밑동에 체류하고 있다. 여기서, 수직 점등되는 경우에는, 하방에 위치하는 전극 측, 즉, 하방에 위치하는 지지용 통체 상에 수은이 체류한다.

그리고, 램프의 점등이 개시되면, 전극 간의 아크 방전에 의해 가열된 전극으로부터의 열 전도에 의해 리드봉이 가열되고, 리드봉으로부터의 열 전도로 지지용 통체가 가열된다. 이 리드봉이나 지지용 통체로부터의 열 전도 등에 의해서 수은이 가열되어, 증발한다.

근년은 방사광의 발광 강도가 큰 램프가 요구되고 있고, 이에 따라, 봉입되는 수은 양이 증가하고 있기 때문에, 지지용 통체의 표면 상에 모여있는 수은을 신속하게 증발시키지 못하고, 조기에 안정 점등하는 것이 곤란해지고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 방전 용기의 발광 공간 내에 있어서의 음극 측 단부에, 리드봉에 접촉한 열 전도판을 배치하고, 점등 시에 수은을 신속하게 증발시키는 시도가 이루어져 있다(특허 문헌 1).

일본국 특허공개 2001-15070호 공보

그러나, 특허 문헌 1의 기술에 있어서는, 구멍을 갖는 열 전도판에 리드봉을 통과시킨다는 구성 때문에, 열 전도판의 구멍의 내경은 리드봉의 외경보다 약간 크게 할 필요가 있어, 리드봉과 열 전도판 사이에는 간극이 있기 때문에, 리드봉의 열이 열 전도판에 잘 전해지지 않는다는 문제가 있었다.

또, 이 문제를 해소하기 위해서, 예를 들면 리드봉과 열 전도판을 용접하려고 하면, 용접 시의 열로 유리제의 지지용 통체가 깨진다는 문제가 발생했다.

또, 램프의 대형화나 장수명화에 따라, 음극의 사이즈가 대형화되어, 아크로부터의 방사광이 열 전도판에 닿지 않아(음극에 가려진다), 아크의 방사에 의한 가열의 효과가 얻어지지 않고, 수은의 증발 촉진의 효과가 작다는 문제도 발생했다.

본 발명은, 상기의 과제를 감안하여, 점등 시에 수은을 신속하게 증발시킴으로써 조기에 안정 점등할 수 있는 쇼트 아크형 방전 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 쇼트 아크형 방전 램프는, 발광관부 및 상기 발광관부의 상하단으로부터 각각 반대 방향으로 연속하여 연장되는 한 쌍의 봉지관부를 갖는 방전 용기와,

상기 발광관부의 내부에 상하로 대향 배치된 한 쌍의 전극과,

상기 한 쌍의 전극에 각각 접속되고, 상기 봉지관부 내에서 연장되는 한 쌍의 리드봉과,

상기 리드봉의 외주면과 상기 봉지관부의 내주면 사이에, 상기 리드봉을 지지하도록 배치된 유리제의 지지용 통체를 구비하고,

상기 방전 용기의 발광 공간 내에 수은이 봉입되어, 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서,

상기 전극 중 하방에 위치하는 전극에 접속된 상기 리드봉과, 이 리드봉을 지지하는 상기 지지용 통체 사이에는, 방전 램프가 소등 상태일 때에 수은을 저류하는 저류부가 설치되어 있고,

상기 저류부는, 상기 발광 공간과 연통하며, 상기 리드봉의 축방향을 따라서 형성된 공극이다.

이 구성에 의하면, 방전 램프가 소등 상태일 때에 수은을 저류하는 저류부가, 리드봉에 인접하도록 설치되어 있기 때문에, 수은은 리드봉으로부터의 열 전도로 직접 가열된다. 그 결과, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 점등 시에 수은을 신속하게 증발시킴으로써 조기에 안정 점등될 수 있다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 공극은, 상기 리드봉의 외주면의 둘레 방향에 있어서의 일부가 평면 형상으로 절결된 D컷면과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성된다는 구성이어도 된다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 공극은, 상기 리드봉의 외주면 중 축방향의 일부가 축경(縮徑)된 축경부와, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성된다는 구성이어도 된다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 공극은, 상기 리드봉의 외주면에 형성된 축방향을 따라서 연장되는 제1 홈과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성된다는 구성이어도 된다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 공극은, 상기 지지용 통체의 내주면에 형성된 상기 리드봉의 축방향을 따라서 연장되는 제2 홈과, 상기 리드봉의 외주면으로 구성된다는 구성이어도 된다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 리드봉의 외주면과 상기 지지용 통체의 내주면은 전체 둘레에 걸쳐서 이격되어 있고,

상기 리드봉의 외주면과 상기 지지용 통체의 내주면 사이의 둘레 방향의 일부에는, 공극 형성 부재가 배치되어 있고,

상기 공극은, 상기 공극 형성 부재의 둘레 방향 측면과, 상기 리드봉의 외주면과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성된다는 구성이어도 된다.

또, 본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프는, 발광관부 및 상기 발광관부의 상하단으로부터 각각 반대 방향으로 연속하여 연장되는 한 쌍의 봉지관부를 갖는 방전 용기와,

상기 저류부는, 상기 발광 공간과 연통하는 나선형의 공극이다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 나선형의 공극은, 상기 리드봉의 외주면에 형성된 나선형의 제3 홈과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성되거나, 또는 상기 지지용 통체의 내주면에 형성된 나선형의 제4 홈과, 상기 리드봉의 외주면으로 구성된다는 구성이어도 된다.

상기 리드봉의 외주면과 상기 지지용 통체의 내주면 사이에는, 선형 부재를 간극을 두고 나선형으로 감은 코일이 배치되어 있고,

상기 나선형의 공극은, 상기 코일의 간극과, 상기 리드봉의 외주면과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성된다는 구성이어도 된다.

본 발명의 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 상기 저류부의 하단부는, 상기 리드봉의 하단면보다 상방에 위치한다는 구성이어도 된다.

도 1은, 제1 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 쇼트 아크형 방전 램프의 A 영역 확대도이다.
도 3은, 도 2에 나타낸 쇼트 아크형 방전 램프의 B-B 단면도이다.
도 4는, 쇼트 아크형 방전 램프의 소등 상태에 있어서의, 수은의 저류 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는, 실시예 등에 있어서의 점등 개시부터의 램프 전압의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은, 제2 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 단면도이다.
도 7은, 제3 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 단면도이다.
도 8은, 제4 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 단면도이다.
도 9는, 제5 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 단면도이다.
도 10은, 제6 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 단면도이다.
도 11은, 제7 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 단면도이다.
도 12는, 다른 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 단면도이다.

본 발명에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 각 도면은 모식적으로 도시된 것이며, 도면 상의 치수비는 반드시 실제의 치수비와 일치하고 있지 않고, 각 도면 간에 있어서도 치수비는 반드시 일치하고 있지 않다.

이하에 있어서, XYZ 좌표계를 적절히 참조하여 설명된다. 또, 본 명세서에 있어서, 방향을 표현할 때에, 양음의 방향을 구별하는 경우에는, 「＋X방향」, 「-X방향」과 같이, 양음의 부호를 부여하여 기재된다. 또, 양음의 방향을 구별하지 않고 방향을 표현하는 경우에는, 단순히 「X방향」으로 기재된다. 즉, 본 명세서에 있어서, 단순히 「X방향」이라고 기재되어 있는 경우에는, 「＋X방향」과 「-X방향」 쌍방이 포함된다. Y방향 및 Z방향에 대해서도 동일하다. 본 실시형태에 있어서, 수평면은, XY평면과 평행이며, 연직 방향은, -Z방향이다.

[제1 실시형태]

도 1은, 제1 실시형태에 따른 쇼트 아크형 방전 램프의 구성을 나타내는 설명도이다. 쇼트 아크형 방전 램프(100)(이하, 「램프(100)」라고 한다)는, 방전 용기(1)와, 상하로 대향 배치된 양극(2) 및 음극(3)과, 제1 리드봉(4)과, 제2 리드봉(5)과, 제1 지지용 통체(6)와, 제2 지지용 통체(7)를 구비한다.

램프(100)는 수직 점등된다. 본 발명의 「수직 점등」이란, 한 쌍의 전극(양극(2) 및 음극(3))을 수직 방향으로 대향 배치한 상태에서의 점등 외에, 한 쌍의 전극을 수직 방향에 대해서 90°이외의 각도로 경사지는 방향으로 대향 배치한 상태에서의 점등도 포함한다. 즉, 본 발명의 「수직 점등」이란, 한 쌍의 전극을 완전하게 수평 방향으로 대향 배치한 상태에서의 점등(수평 점등)을 제외하는 개념이며, 한 쌍의 전극을 높이가 상이하도록 배치한 상태에서의 점등을 포함한다. 본 실시형태의 램프(100)는, 반도체 소자, 액정 표시 소자 등의 제조 공정에서 사용되는 노광 장치 등에 있어서 이용되는 대형의 램프이며, 예를 들면 정격 전력이 2kW~35kW이다.

방전 용기(1)는, 발광관부(10) 및 발광관부(10)의 상하단으로부터 각각 반대 방향으로 연속하여 연장되는 제1 봉지관부(11), 제2 봉지관부(12)로 이루어진다. 방전 용기(1)는, 예를 들면 석영 유리에 의해 일체로서 형성된다.

발광관부(10)는, 유리관의 중앙을 불룩하게 하여 형성된다. 발광관부(10)는, -Z방향에 위치하는 하단 및 ＋Z방향에 위치하는 상단으로부터, 각각 중앙을 향함에 따라, 그 내경이 커지는 유리관의 영역이다. 발광관부(10)의 대체적인 형태는, 구체 또는 타원 구체이다.

제1 봉지관부(11)는, 발광관부(10)의 상단에 이어져, 상방(＋Z방향)으로 연장되어 있다. 또, 제2 봉지관부(12)는, 발광관부(10)의 하단에 이어져, 하방(-Z방향)으로 연장되어 있다. 즉, 방전 용기(1)는, 제1 봉지관부(11)와 제2 봉지관부(12) 사이에 발광관부(10)가 끼워지도록 구성되어 있다. 제1 봉지관부(11) 및 제2 봉지관부(12)가 각각 갖는 중심축은 서로 겹치며, 도 1의 축(Z1)으로 나타내어진다. 또, 축(Z1)은, 발광관부(10)의 중심점을 통과하면 된다.

제1 봉지관부(11)는, Z방향의 일부가 축경된 조임부(11a)를 갖는다. 조임부(11a)는, Z방향에 관해서, 그 주위보다 내경이 작게 되어 있다. 또, 제2 봉지관부(12)는, Z방향의 일부가 축경된 조임부(12a)를 갖는다. 조임부(12a)는, Z방향에 관해서, 그 주위보다 내경이 작게 되어 있다.

발광관부(10), 제1 봉지관부(11), 및 제2 봉지관부(12)의 내부에는, 발광 공간(S1)이 형성된다. 발광 공간(S1)에는, 수은 등의 발광 물질 외에, 아르곤 가스나 크세논 가스 등의 시동 보조용 버퍼 가스가 봉입되어 있다.

발광관부(10)의 내부에는, 양극(2) 및 음극(3)이 서로 대향하여 배치되어 있다. 양극(2)이 상측에, 음극(3)이 하측에 배치되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 쇼트 아크형 방전 램프란, 양극(2)과 음극(3)이 40mm 이하의 간격(열팽창을 하고 있지 않은 상온시의 값)을 두고, 서로 대향 배치되는 방전 램프이다.

제1 리드봉(4)은, 양극(2)에 접속되고, 제1 봉지관부(11) 내에서 Z방향으로 연장된다. 양극(2)은, 제1 리드봉(4)의 선단(4a)에 고정되어 있다. 또, 제2 리드봉(5)은, 음극(3)에 접속되고, 제2 봉지관부(12) 내에서 Z방향으로 연장된다. 음극(3)은, 제2 리드봉(5)의 선단(5a)에 고정되어 있다. 제1 리드봉(4) 및 제2 리드봉(5)의 중심축은, 축(Z1)과 겹치면 된다. 제1 리드봉(4) 및 제2 리드봉(5)에는, 고융점 금속, 예를 들면 텅스텐을 포함하는 재료가 사용된다.

꼭지쇠(91)는, 제1 봉지관부(11)의 양극(2)으로부터 멀어지는 측(＋Z방향 측)을 덮고, 꼭지쇠(92)는, 제2 봉지관부(12)의 음극(3)으로부터 멀어지는 측(-Z방향 측)을 덮는다. 또한, 도 1에 있어서, 꼭지쇠(92)는 단면도로 나타내고, 꼭지쇠(91)는 측면도로 나타내고 있지만, 꼭지쇠(91) 및 제1 봉지관부(11)의 구조는, 꼭지쇠(92) 및 제2 봉지관부(12)와 동일한 구조를 갖는다. 그 때문에, 이하에서는, 주로 꼭지쇠(92) 및 제2 봉지관부(12)의 구조에 대해 설명한다.

제2 봉지관부(12) 내에는, 발광관부(10)에 접근한 위치에 유리제(예를 들면 석영 유리제)의 제2 지지용 통체(7)가 배치되어 있다. 제2 지지용 통체(7)는, 제2 리드봉(5)의 외경보다 약간 큰 내경의 통 구멍을 갖고, 제2 리드봉(5)이 삽입 통과 된다. 또한, 제2 리드봉(5)과 제2 지지용 통체(7) 사이에는, 덜컹거림 방지 및 용착 방지를 위한 금속박, 예를 들면 몰리브덴의 박(도시 생략)이 배치되어 있다. 제2 리드봉(5)과 제2 지지용 통체(7)가 용착하면, 유리와 텅스텐의 열팽창율의 차이 때문에, 제2 지지용 통체(7)에 크랙이 발생하여 파손에 이를 가능성이 있기 때문에, 이것을 막기 위해 금속박을 설치하고 있다. 또, 제2 지지용 통체(7)의 외주면은, 제2 봉지관부(12)의 조임부(12a)의 내주면에 기밀하게 용착되어 있다.

제2 봉지관부(12) 내에 있어서의 제2 지지용 통체(7)의 하방에는, 봉지용 유리 부재(81)가 배치되어 있다. 봉지용 유리 부재(81)는, 제2 지지용 통체(7)를 향하여 끝이 가늘어진 테이퍼부(81a)와, 테이퍼부(81a)에 이어지는 몸통부(81b)를 갖는다. 원기둥 형상의 몸통부(81b)의 외경은, 제2 봉지관부(12)의 내경보다 약간 작다. 또, 봉지용 유리 부재(81)는, 몸통부(81b)의 하단으로부터 ＋Z방향으로 연장되는 구멍(81c)을 갖고, 구멍(81c)에는, 외부 리드봉(82)이 삽입되어 있다. 꼭지쇠(92)는, 외부 리드봉(82)에 전기적으로 접속된다.

봉지용 유리 부재(81)의 외주면에는, 몰리브덴으로 이루어지는 복수의 띠 형상의 금속박(83)이, 봉지용 유리 부재(81)의 둘레 방향으로 서로 이격되고, 봉지용 유리 부재(81)의 상단으로부터 하단을 향하여 연장되도록 배치되어 있고, 금속박(83) 각각의 상단부는, 봉지용 유리 부재(81)의 상단면을 따라서 연장되어 제2 리드봉(5)에 접속되고, 금속박(83) 각각의 하단부는, 봉지용 유리 부재(81)의 하단면을 따라서 연장되어 외부 리드봉(82)에 접속되어 있다. 또, 봉지용 유리 부재(81)의 외주면은, 금속박(83)을 개재하여 제2 봉지관부(12)의 내주면에 기밀하게 용착되어 있다.

봉지용 유리 부재(81)의 하단 측에는, 외부 리드봉(82)의 외경에 적합한 통 구멍을 갖는 유리제의 외부 리드봉용 통체(84)가, 외부 리드봉(82)이 삽입 통과된 상태로 배치되어 있고, 이 외부 리드봉용 통체(84)의 외주면은, 제2 봉지관부(12)의 내주면에 기밀하게 용착되어 있다.

제2 리드봉(5)과, 제2 리드봉(5)을 지지하는 제2 지지용 통체(7) 사이에는, 램프(100)가 소등 상태일 때에 수은을 저류하는 저류부(S2)가 설치되어 있다. 저류부(S2)는, 발광 공간(S1)과 연통하며, 제2 리드봉(5)의 축방향을 따라서 형성된 공극이다. 저류부(S2)의 용적은, 발광 공간(S1) 내에 봉입되는 수은 양에 의해서 결정된다.

도 2는, 도 1에 나타내는 램프(100)의 A 영역 확대도이다. 도 3은, 도 2에 나타내는 램프(100)의 B-B 단면도이다. 본 실시형태의 저류부(S2)는, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)의 둘레 방향에 있어서의 일부가 평면 형상으로 절결된 D컷면(51)과, 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)으로 구성되는 공극이다. D컷면(51)은, 2개 형성되어 있고, 2개의 D컷면(51)은, 제2 리드봉(5)의 중심축을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되어 있다. 단, D컷면(51)의 개수나 배치는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 D컷면(51)을 1개만 형성해도 되고, 3개의 D컷면(51)을 제2 리드봉(5)의 둘레 방향으로 등간격으로 배치해도 된다.

제2 리드봉(5)의 외주면(5b)으로부터 D컷면(51)까지의 거리(5r)는, 예를 들면 0.5~2mm이다. 또, 거리(5r)는, 제2 리드봉(5)의 반경(5R)의 4~40%이다.

D컷면(51)은, 제2 리드봉(5)의 축방향 중앙부에 형성되어 있다. 또, D컷면(51)은, 제2 지지용 통체(7)의 상단면(7b)에 걸치도록 형성되어 있다. 상단면(7b)으로부터 D컷면(51)의 하단부까지의 거리(5z)는, 발광 공간(S1) 내에 봉입되는 수은 양에 의해서 적절히 설정된다. 거리(5z)는, 예를 들면 5~20mm이다.

D컷면(51)은, 제2 리드봉(5)의 축방향 중앙부에 형성되어 있고, 제2 리드봉(5)의 하단면(5c)에는 도달하지 않는다. 즉, 저류부(S2)의 하단부는, 제2 리드봉(5)의 하단면(5c)보다 상방에 위치하고 있다. 이에 의해, 수은이 제2 리드봉(5)의 하단면(5c)과 접촉하는 일은 없다.

다음에, 램프(100)의 동작 설명을 도면에 의거하여 설명한다.

도 4는, 램프(100)의 소등 상태에 있어서의, 수은의 저류 상태를 나타내는 도면이다. 램프(100)의 소등 상태에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 전극(양극(2) 및 음극(3)) 중 하방에 위치하는 전극(본 실시형태에서는 음극(3))의 하방으로서, 제2 지지용 통체(7)의 상단면(7b)의 위에, 수은(H)이 응집하여 저류되어 있다. 또한, 본 실시형태의 램프(100)에 있어서는, 저류부(S2)에도 수은(H)이 저류되어 있다.

램프(100)의 점등이 개시되면, 전극 간의 아크 방전에 의해 음극(3)이 가열된다. 그리고, 가열된 음극(3)으로부터의 열 전도에 의해, 제2 리드봉(5)이 가열된다. 이 때, 본 실시형태의 램프(100)에서는, 저류부(S2)가 설치되어 있고, 저류부(S2)에 있어서, 제2 리드봉(5)과 수은(H)이 접촉하고 있기 때문에, 저류부(S2)가 설치되지 않은 램프에 비해서, 제2 리드봉(5)과 수은의 접촉 면적이 크게 되어 있다.

램프(100)는, 수은(H)의 증발에 따라 램프 전압이 급격하게 상승하여, 최종적으로 정격 전압에 이름으로써 안정적으로 점등된다. 본 실시형태의 램프(100)에 의하면, 제2 리드봉(5)으로부터의 열 전도로 수은(H)이 직접 가열되기 때문에, 제2 지지용 통체(7)의 상단면(7b)에 모여있는 수은(H)이 신속하게 증발하여, 조기에 정격 전압에 이른다. 그 결과, 램프(100)는, 조기에 안정 점등될 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 구성과 효과를 구체적으로 나타내는 실시예 등에 대해 설명한다. 이하의 사양의 쇼트 아크형 방전 램프를 제작하여, 실시예로 했다.

[방전 용기]

재질=석영 유리, 전체 길이=175mm,

발광관부:최대 외경=140mm, 최대 내경=127mm,

봉지관부:외경=35mm

[양극]

재질=텅스텐, 외경=35mm, 전체 길이 65mm

[음극]

재질=토륨 텅스텐, 외경=25mm, 전체 길이 40mm

[양극 측 리드봉]

재질=텅스텐, 외경=8mm

[음극 측 리드봉]

재질=텅스텐, 외경=10mm

[양극 측 지지용 통체]

재질=석영 유리, 전체 길이=29mm, 외경=27mm

[음극 측 지지용 통체]

재질=석영 유리, 전체 길이=26mm, 외경=25mm

[저류부]

외경 10mm의 음극 측 리드봉의 일부를 양면 D컷 가공(형성되는 평면끼리가 대향하는 평면 가공)했다. 음극 측 리드봉의 외주면으로부터 D컷면까지의 거리는 2mm로 하고, 저류부의 용량은 425mm³로 했다.

[발광 물질]

수은 양=32g

[버퍼 가스]

크세논 가스:봉입압=1기압

[극간]

양극 선단과 음극 선단의 이격 거리=17mm

[전기 특성]

정격 전력=16kW, 정격 전압=134V, 정격 전류=119A

상술한 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서, 저류부를 설치하지 않은 램프를 비교예로 했다. 실시예 등에 대해서, 점등 개시부터의 램프 전압의 변화를 측정했다. 측정 결과를 도 5에 나타낸다. 전압은, 안정 점등 시의 전압을 100%로 하여 나타내고 있다. 전압은, 발광 공간에 있어서의 수은의 증기압의 상승에 따라 상승한다. 즉, 전압은, 발광 공간에 있어서의 수은의 증기압과 상관관계가 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 비교예에서는 약 14분에 전압이 100%에 이르고, 실시예에서는 약 12분에 전압이 100%에 이르렀다. 이에 의해, 본 발명의 램프는, 종래의 램프보다 전압의 상승이 빠르고, 보다 빨리 안정 동작으로 이행되고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 램프에서는, 종래의 램프에 비해서 안정 동작으로 이행되고, 조사가 가능해질 때까지의 시간이 짧다.

[제2 실시형태]

도 6에 나타내는 제2 실시형태의 램프(100)에 있어서, 저류부(S2)는, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b) 중 축방향의 일부가 축경된 축경부(52)와, 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)으로 구성되는 공극으로 되어 있다. 축경부(52)는, 제2 리드봉(5)의 축방향 중앙부에 설치되어 있다. 또한, 도 6에 나타내는 단면도는, 도 3과 마찬가지로, 도 2에 나타내는 램프(100)의 B-B 단면도에 대응한다. 후술하는 도 7~도 9에 있어서도 마찬가지이다.

[제3 실시형태]

도 7에 나타내는 제3 실시형태의 램프(100)에 있어서, 저류부(S2)는, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)에 형성된 축방향을 따라서 연장되는 제1 홈(53)과, 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)으로 구성되는 공극으로 되어 있다. 이 예에서는, 제1 홈(53)은, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)에 둘레 방향으로 등간격으로 6개 형성되어 있다. 제1 홈(53)은, 제2 리드봉(5)의 축방향 중앙부에 형성되어 있다.

[제4 실시형태]

도 8에 나타내는 제4 실시형태의 램프(100)에 있어서, 저류부(S2)는, 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)에 형성된 제2 리드봉(5)의 축방향을 따라서 연장되는 제2 홈(71)과, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)으로 구성되는 공극으로 되어 있다. 이 예에서는, 제2 홈(71)은, 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)에 둘레 방향으로 등간격으로 2개 형성되어 있다. 제2 홈(71)은, 제2 지지용 통체(7)의 하단면에 도달하도록 형성해도 된다. 또, 제2 홈(71)은, 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)에, 둘레 방향으로 연속하여 형성된 홈이어도 된다.

[제5 실시형태]

도 9에 나타내는 제5 실시형태의 램프(100)에 있어서, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)과 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)은 전체 둘레에 걸쳐서 이격되어 있고, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)과 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a) 사이의 둘레 방향의 일부에는, 공극 형성 부재(57)가 배치되어 있다. 공극 형성 부재(57)는, 단면 원호 형상의 부재이며, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)의 둘레 방향의 일부와 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)의 둘레 방향의 일부에 맞닿는다. 공극 형성 부재(57)의 두께는, 예를 들면 0.2mm~2mm이다. 이에 의해, 저류부(S2)는, 공극 형성 부재(57)의 둘레 방향 측면(57a)과, 공극 형성 부재(57)가 접촉하지 않는 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)과, 공극 형성 부재(57)가 접촉하지 않는 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)으로 구성되는 공극으로 되어 있다.

[제6 실시형태]

저류부(S2)는, 제2 리드봉(5)과 제2 지지용 통체(7) 사이에 형성되어 발광 공간(S1)과 연통하는 나선형의 공극이어도 된다. 도 10에 나타내는 제6 실시형태의 램프(100)에 있어서, 저류부(S2)는, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)에 형성된 나선형의 제3 홈(54)과, 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)으로 구성되는 나선형의 공극으로 되어 있다. 저류부(S2)를 나선형의 공극으로 구성함으로써, 제2 지지용 통체(7)에 의한 제2 리드봉(5)의 지지 기능을 담보하면서, 제2 리드봉(5)과 수은의 접촉 면적을 크게 할 수 있다.

또, 저류부(S2)는, 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)에 형성된 나선형의 제4 홈(도시 생략)과, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)으로 구성되는 나선형의 공극이어도 된다.

[제7 실시형태]

도 11에 나타내는 제7 실시형태의 램프(100)에 있어서, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)과 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)은 전체 둘레에 걸쳐서 이격되어 있고, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)과 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a) 사이에는, 코일(58)이 배치되어 있다. 코일(58)은, 선형 부재를 간극을 두면서 나선형으로 감은 것이며, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)과 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)에 맞닿는다. 이에 의해, 저류부(S2)는, 코일(58)의 간극과, 제2 리드봉(5)의 외주면(5b)과, 제2 지지용 통체(7)의 내주면(7a)으로 구성되는 공극으로 되어 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면에 의거하여 설명했는데, 구체적인 구성은, 이들 실시형태에 한정되는 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명뿐만이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 나타내어지고, 또한 특허 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

상기의 각 실시형태에서 채용하고 있는 구조를 다른 임의의 실시형태에 채용하는 것은 가능하다. 각 부의 구체적인 구성은, 상기한 실시형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다. 또한, 하기하는 각종 변경예에 따른 구성이나 방법 등을 임의로 하나 또는 복수 선택하고, 상기한 실시형태에 따른 구성이나 방법 등에 채용해도 된다.

(1) 도 2나 도 10 등에 나타내는 램프(100)에 있어서는, 저류부(S2)의 하단부가, 제2 리드봉(5)의 하단면(5c)보다 상방에 위치하고 있는데, 이에 한정되지 않는다. 도 11에 나타내는 램프(100)와 같이, 저류부(S2)의 하단부가, 제2 리드봉(5)의 하단면(5c)과 같은 높이에 위치해도 된다. 단, 제2 리드봉(5)에 D컷면(51)이나 제1 홈(53)을 형성하는 경우에는, D컷면(51)이나 제1 홈(53)이 제2 리드봉(5)의 하단면(5c)에 도달하지 않고, 저류부(S2)의 하단부가, 제2 리드봉(5)의 하단면(5c)보다 상방에 위치하는 것이 바람직하다.

(2) 상기 실시형태에 따른 램프(100)에 있어서는, 양극(2)이 상측에, 음극(3)이 하측에 배치되어 있는데, 이에 한정되지 않는다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 음극(3)이 상측에, 양극(2)이 하측에 배치되어도 된다. 이 경우, 저류부(S2)는, 제1 리드봉(4)과 제1 지지용 통체(6) 사이에 설치된다.

1: 방전 용기 2: 양극
3: 음극 4: 제1 리드봉
5: 제2 리드봉 5b: 제2 리드봉의 외주면
5c: 제2 리드봉의 하단면 6: 제1 지지용 통체
7: 제2 지지용 통체
7a: 제2 지지용 통체의 내주면
7b: 제2 지지용 통체의 상단면 10: 발광관부
11: 제1 봉지관부 12: 제2 봉지관부
51: D컷면 52: 축경부
53: 제1 홈 54: 제3 홈
57: 공극 형성 부재
57a: 공극 형성 부재의 둘레 방향 측면
58: 코일 71: 제2 홈
100: 쇼트 아크형 방전 램프(램프) H: 수은
S1: 발광 공간 S2: 저류부
Z1: 축

Claims

발광관부 및 상기 발광관부의 상하단으로부터 각각 반대 방향으로 연속하여 연장되는 한 쌍의 봉지관부를 갖는 방전 용기와,
상기 발광관부의 내부에 상하로 대향 배치된 한 쌍의 전극과,
상기 한 쌍의 전극에 각각 접속되고, 상기 봉지관부 내에서 연장되는 한 쌍의 리드봉과,
상기 리드봉의 외주면과 상기 봉지관부의 내주면 사이에, 상기 리드봉을 지지하도록 배치된 유리제의 지지용 통체를 구비하고,
상기 방전 용기의 발광 공간 내에 수은이 봉입되어, 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서,
상기 전극 중 하방에 위치하는 전극에 접속된 상기 리드봉과, 이 리드봉을 지지하는 상기 지지용 통체 사이에는, 방전 램프가 소등 상태일 때에 수은을 저류하는 저류부가 설치되어 있고,
상기 저류부는, 상기 발광 공간과 연통하며, 상기 리드봉의 축방향을 따라서 형성된 공극인 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
청구항 1에 있어서,
상기 공극은, 상기 리드봉의 외주면의 둘레 방향에 있어서의 일부가 평면 형상으로 절결된 D컷면과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
청구항 1에 있어서,
상기 공극은, 상기 리드봉의 외주면 중 축방향의 일부가 축경(縮徑)된 축경부와, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
청구항 1에 있어서,
상기 공극은, 상기 리드봉의 외주면에 형성된 축방향을 따라서 연장되는 제1 홈과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
청구항 1에 있어서,
상기 공극은, 상기 지지용 통체의 내주면에 형성된 상기 리드봉의 축방향을 따라서 연장되는 제2 홈과, 상기 리드봉의 외주면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
청구항 1에 있어서,
상기 리드봉의 외주면과 상기 지지용 통체의 내주면은 전체 둘레에 걸쳐서 이격되어 있고,
상기 리드봉의 외주면과 상기 지지용 통체의 내주면 사이의 둘레 방향의 일부에는, 공극 형성 부재가 배치되어 있고,
상기 공극은, 상기 공극 형성 부재의 둘레 방향 측면과, 상기 리드봉의 외주면과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
발광관부 및 상기 발광관부의 상하단으로부터 각각 반대 방향으로 연속하여 연장되는 한 쌍의 봉지관부를 갖는 방전 용기와,
상기 발광관부의 내부에 상하로 대향 배치된 한 쌍의 전극과,
상기 한 쌍의 전극에 각각 접속되고, 상기 봉지관부 내에서 연장되는 한 쌍의 리드봉과,
상기 리드봉의 외주면과 상기 봉지관부의 내주면 사이에, 상기 리드봉을 지지하도록 배치된 유리제의 지지용 통체를 구비하고,
상기 방전 용기의 발광 공간 내에 수은이 봉입되어, 수직 점등되는 쇼트 아크형 방전 램프에 있어서,
상기 전극 중 하방에 위치하는 전극에 접속된 상기 리드봉과, 이 리드봉을 지지하는 상기 지지용 통체 사이에는, 방전 램프가 소등 상태일 때에 수은을 저류하는 저류부가 설치되어 있고,
상기 저류부는, 상기 발광 공간과 연통하는 나선형의 공극인 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
청구항 7에 있어서,
상기 나선형의 공극은, 상기 리드봉의 외주면에 형성된 나선형의 제3 홈과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성되거나, 또는 상기 지지용 통체의 내주면에 형성된 나선형의 제4 홈과, 상기 리드봉의 외주면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
청구항 7에 있어서,
상기 리드봉의 외주면과 상기 지지용 통체의 내주면은 전체 둘레에 걸쳐서 이격되어 있고,
상기 리드봉의 외주면과 상기 지지용 통체의 내주면 사이에는, 선형 부재를 간극을 두고 나선형으로 감은 코일이 배치되어 있고,
상기 나선형의 공극은, 상기 코일의 간극과, 상기 리드봉의 외주면과, 상기 지지용 통체의 내주면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저류부의 하단부는, 상기 리드봉의 하단면보다 상방에 위치하는 것을 특징으로 하는 쇼트 아크형 방전 램프.