汞放電燈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種即使在水平放置的情形下，也可以抑制陰極溫度上升的汞放電燈。在具備有燈泡、設(shè)在燈泡內(nèi)的陰極和陽極、以及充入燈泡內(nèi)的汞和稀有氣體的汞放電燈中，汞的填充量為10～50mg/cm3,以通過陰極、導(dǎo)電箔及陰極側(cè)燈口的傳熱量為1.8～6.8W的方式構(gòu)成。
【專利說明】
汞放電燈
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用汞放電時產(chǎn)生的汞蒸氣獲得可見光的汞放電燈，特別涉及一 種在陰極及陽極呈水平的姿勢下而使用的汞放電燈。
【背景技術(shù)】
[0002] 從以前開始便采用汞放電燈作為纖維內(nèi)窺鏡用光源或在半導(dǎo)體裝置的生產(chǎn)工序 中使用的曝光用光源。所述汞放電燈普遍為在陰極采用了釷鎢材料的汞放電燈。
[0003] 不過，在陰極采用了釷鎢材料的汞放電燈，會出現(xiàn)由于長時間點亮，而導(dǎo)致陰極前 端部融化的問題。因此，為了解決上述問題，提出了通過采用由高熔點金屬粉和發(fā)射粉構(gòu)成 的燒結(jié)體用作陰極前端部，由此來避免陰極前端部融化的技術(shù)方案（例如，參考專利文獻 1) 〇
[0004] 根據(jù)專利文獻1所述的汞放電燈，通過避免陰極前端部的融化，從而可保持較高的 光通維持率，此外直到所期望的點亮?xí)r間為止，還可防止輝點移動。
[0005] 【現(xiàn)有技術(shù)文獻】
[0006] 【專利文獻】
[0007] 【專利文獻1】特開平8-77967號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的問題：
[0009] 可是，關(guān)于所述將高熔點金屬粉與發(fā)射粉構(gòu)成的燒結(jié)體用作陰極前端部的汞放電 燈，安裝汞放電燈的光照射裝置在結(jié)構(gòu)上對汞放電燈有水平放置的要求，即需要在將陽極 和陰極共同水平放置并使其相對的狀態(tài)下使用。
[0010] 不過，使汞放電燈水平放置時，以從陰極前端部露出的上方部位為中心的斜上方， 會出現(xiàn)由于燒焦而導(dǎo)致變色（黑色）的現(xiàn)象。此外還得知在陰極發(fā)生變色的汞放電燈，射出 光的紫外線強度保持率發(fā)生變化，因而無法達到所期望的使用壽命。
[0011] 所述陰極的變色，推測一般是因為從應(yīng)產(chǎn)生電弧放電的燒結(jié)體前端部向陰極的上 方側(cè)電弧放電的輝點位置偏移所致。也就是說，由于水平放置導(dǎo)致電弧放電的輝點偏向陰 極前端部上方時，因輝點靠近基體（陰極本體），所以基體溫度上升的同時，陰極整體的溫度 也在上升。在這種狀態(tài)下，因加速了燒結(jié)體中所含發(fā)射粉的蒸發(fā)，從而加速了燈泡內(nèi)表面的 發(fā)黑，更進一步地導(dǎo)致燒結(jié)體的溫度上升。此外，在這種情況下，燒結(jié)體的熱電子放射性增 強，從燒結(jié)體前端以外也容易產(chǎn)生電弧放電從而更進一步導(dǎo)致輝點擴散。其結(jié)果是，如果將 所述燈在橢圓反射鏡的第一焦點位置對齊輝點，在第二焦點位置聚集由燈所發(fā)出的光，那 么其效率則會降低。如上所述，由于電弧放電的輝點位置偏移而引起的陰極溫度上升，會產(chǎn) 生汞放電燈的壽命縮短的問題。
[0012] 本發(fā)明正是鑒于上述情況，并基于此目的的同時，提供一種即使是在水平放置的 情況下也可以抑制陰極溫度上升的汞放電燈。
[0013]解決問題的手段：
[0014] 為達到上述目的，本發(fā)明的汞放電燈，其特征在于，是具備有燈泡、設(shè)在燈泡內(nèi)的 陰極及陽極、充入燈泡內(nèi)的汞及稀有氣體、從燈泡的兩端分別朝向軸方向延伸的管座、以及 設(shè)在各管座前端并與陰極及陽極分別電連接的陰極側(cè)燈口及陽極側(cè)燈口，且陰極及陽極呈 水平的姿勢而使用的汞放電燈，汞的填充量為10~50mg/cm 3,在管座內(nèi)具有連接陰極與陰 極側(cè)燈口的導(dǎo)電箱，通過陰極、導(dǎo)電箱及陰極側(cè)燈口的傳熱量為1.8~6.8W。
[0015] 根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，即使是水平放置汞放電燈的情形下，陰極前端溫度也被保持在陰 極和陽極之間能產(chǎn)生電弧放電的溫度以上、且產(chǎn)生電弧放電后在陰極前端也不會出現(xiàn)由于 燒焦而變色(黑色）的溫度(ll〇〇°C~1900°C)，因此，不會發(fā)生汞放電燈的壽命縮短的問題。
[0016] 此外，優(yōu)選地，以向陰極側(cè)燈口及陽極側(cè)燈口供電120~250W而發(fā)光的方式構(gòu)成。
[0017] 此外，優(yōu)選地，導(dǎo)電箱的橫截面面積為0.112~0.720mm2。
[0018]此外，優(yōu)選地，導(dǎo)電箱的橫截面面積相對管座的橫截面面積，為0.22~0.46%。
[0019] 此外，優(yōu)選地，導(dǎo)電箱由鉬、鎢、或鉭中的任意材料或其合金構(gòu)成。
[0020] 此外，可具備有電連接導(dǎo)電箱和陰極側(cè)燈口的平板形引線腳。此外，這種情況下， 優(yōu)選地，導(dǎo)電箱的寬度與引線腳的寬度大致相同。
[0021] 此外，可具備有電連接導(dǎo)電箱和陰極側(cè)燈口的圓柱形引線腳。此外，這種情況下， 優(yōu)選地，陰極側(cè)燈口具有有底的圓筒部，引線腳被收納在圓筒部內(nèi)，引線腳的圓周面與圓筒 部的內(nèi)周面嵌合。此外，這種情況下，優(yōu)選地，陰極側(cè)燈口與引線腳通過金屬膏或?qū)щ娞沾?固定。
[0022] 此外，優(yōu)選地，稀有氣體是氙氣、氬氣、或氪氣中的任意一種，亦或是將這些混合在 一起的氣體，其填充壓力在8~10個大氣壓的范圍。
[0023 ]此外，優(yōu)選地，陰極前端溫度保持在1100 °C~1900 °C的范圍內(nèi)。
[0024]發(fā)明效果：
[0025] 如上所述，本發(fā)明中的汞放電燈即使在水平放置的情形下，也可以抑制陰極溫度 上升。
【附圖說明】
[0026] 圖1是示出了本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的整體結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0027] 圖2是示出了本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的陰極及陽極的結(jié)構(gòu)說明圖。
[0028] 圖3是說明從本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的陰極到燈口的示意性結(jié)構(gòu)的 圖。
[0029]圖4是表示在本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈中，構(gòu)成散熱通道的部件的第1 模型的說明圖。
[0030] 圖5是表示在本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈中，構(gòu)成散熱通道的部件的第2 模型的說明圖。
[0031] 圖6是表示在本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈中，構(gòu)成散熱通道的部件的第3 模型的說明圖。
[0032] 圖7是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的陰極前端溫度的模擬結(jié)果的圖 表。
[0033] 圖8是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的陰極前端溫度的模擬結(jié)果的圖 表。
[0034] 圖9是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的陰極前端溫度的模擬結(jié)果的圖 表。
[0035] 圖10是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的陰極前端溫度的模擬結(jié)果的 圖表。
[0036] 圖11是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的陰極前端溫度的模擬結(jié)果的 圖表。
[0037] 圖12是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的點亮?xí)r間與紫外線強度保持 率之間的關(guān)系圖。
[0038] 圖13是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈的稀有氣體的填充壓力與陰極 前端(附近)的溫度之間的關(guān)系圖。
[0039] 圖中：
[0040] 10汞放電燈
[0041] 11 燈泡
[0042] 12 陰極
[0043] 12a陰極本體
[0044] 12b燒結(jié)體
[0045] 13 陽極
[0046] 14、15 導(dǎo)電箱
[0047] 16 燈口
[0048] 16a引線腳
[0049] 16b 引線
【具體實施方式】
[0050]下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做進一步的詳細說明。并且，圖中相同或相應(yīng) 的部位用相同的符號標(biāo)記，其說明不再重復(fù)。
[0051]圖1~圖2是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的汞放電燈10的示意性結(jié)構(gòu)的說明圖。 圖1是本實施方式所涉及的汞放電燈10的整體結(jié)構(gòu)的說明圖，圖2是本實施方式所涉及的汞 放電燈10的陰極12及陽極13的結(jié)構(gòu)說明圖。
[0052 ]如圖1所示，本實施方式的汞放電燈10是在水平放置的狀態(tài)下被點亮的燈，具備有 燈泡11、陰極12及陽極13、萊及稀有氣體(均未圖不）、導(dǎo)電箱14、導(dǎo)電箱15、燈口 16。
[0053]燈泡11是一個發(fā)光空間的形成容器，例如由石英玻璃而形成。
[0054]陰極12及陽極13以彼此相對的狀態(tài)被設(shè)在燈泡11內(nèi)。陰極12是一個作為持續(xù)電弧 放電的電子排出口而發(fā)揮作用的構(gòu)件，在本實施方式中，采用了將由高熔點金屬粉和發(fā)射 粉構(gòu)成的燒結(jié)體配置在可塑性強的高熔點金屬筒部內(nèi)而形成的燒結(jié)體陰極。另一方面，陽 極13是暴露于電弧放電并作為電子流入口而發(fā)揮作用的構(gòu)件。因此溫度會變得非常高，所 以本實施方式的陽極13采用了在高溫下熱蒸發(fā)小的金屬鎢。
[0055]汞作為發(fā)光的主要成分被充入燈泡11內(nèi)。雖然填充量根據(jù)具體需增強汞光譜的哪 一個波長頻帶的發(fā)光強度而會有所不同，但是在本實施方式的汞放電燈10中，從陰極12的 前端溫度的角度考慮，充入10~50mg/cm3的汞（稍后詳述）。并且，通過相對減少填充量，可 放射例如在波長365nm中譜寬較窄的i線。
[0056] 稀有氣體是為了輔助燈啟動而充入燈泡11內(nèi)的氣體。在本實施方式的汞放電燈10 中，氙氣以大致10個大氣壓被充入。并且，填充量一般根據(jù)啟動性、燈的壽命特性、燈的光學(xué) 特性等而決定。作為所述稀有氣體，除了氙以外，還可以使用氬、氪等氣體。
[0057] 導(dǎo)電箱14、導(dǎo)電箱15是應(yīng)從外部向陰極12及陽極13供電、并設(shè)在不屬于燈泡11的 發(fā)光空間的管狀部位內(nèi)（即，管座內(nèi)）、且長度為25mm、寬度為4mm、厚度為0.020~0.100mm左 右的薄板形構(gòu)件。導(dǎo)電箱14電連接陰極側(cè)燈口 16和陰極12,給陰極12供電。此外，導(dǎo)電箱15 電連接陽極側(cè)的燈口 16和陽極13,給陽極13供電。并且，本實施方式的導(dǎo)電箱14和導(dǎo)電箱 15,由帶有導(dǎo)電性的金屬鉬形成。
[0058] 燈口 16連接未圖示的點亮電源、是給汞放電燈10的陰極12及陽極13供電的端子。 [0059]如圖2所示，本實施方式的陰極12采用了由陰極本體12a與燒結(jié)體12b構(gòu)成的燒結(jié) 體陰極。
[0060]陰極本體12a是由富有可塑性的高熔點金屬(例如，鉬、鎢、鉭、鈮等）構(gòu)成的構(gòu)件， 前端部（陽極13側(cè)的端部）以外的部位為圓柱形，且前端部朝向前端被形成為小直徑的圓錐 臺形。此外，陰極本體12a的前端部（以下簡稱為"陰極前端部"）形成為管狀，其內(nèi)部配置有 燒結(jié)體12b。
[0061 ]燒結(jié)體12b是將高熔點金屬粉和具有良好的電子束輻射的發(fā)射粉按預(yù)訂比例混 合，沖壓成型為規(guī)定形狀后燒結(jié)而成。作為高熔點金屬粉，可采用鉬、鎢、鎳等。此外，作為發(fā) 射粉，可采用堿土金屬（Sr、Ba、Ca)或其化合物，或者采用堿土金屬氧化物與其他金屬(Zr、 Be)氧化物的復(fù)合氧化物。
[0062] 所述結(jié)構(gòu)的本實施方式的汞放電燈10,采用高壓汞燈用的照明電源，例如通過 7.5A的恒流控制而點亮。具體而言，如果照明電源所施加的電流，經(jīng)由燈口 16及導(dǎo)電箱14、 導(dǎo)電箱15,供給陰極12及陽極13時，在燈泡11的發(fā)光空間內(nèi)的電極兩端被施加啟動電壓，電 極之間絕緣破壞，電弧拉長。隨著所述電弧拉長，燈泡11的發(fā)光空間內(nèi)的溫度上升，在室溫 下凝聚在燈泡11的管內(nèi)壁的汞蒸發(fā)。已蒸發(fā)的汞在等離子區(qū)中與電子或離子沖突，汞被激 發(fā)或被電離。被激發(fā)的汞當(dāng)返回基態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)時，放射出與所述能量相當(dāng)?shù)墓?。也就是說， 當(dāng)在燈泡11的發(fā)光空間內(nèi)形成電弧放電時，通過汞從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)時的能量 差，可發(fā)出被稱之為明線光譜的、被限制在一定波長內(nèi)的強光。此外，從電弧放電的形成部 位，除了明線光譜以外，通過自由電子與離子的重新結(jié)合還可發(fā)出明線以外的連續(xù)光譜的 光。
[0063] 通過所述電弧放電而點亮?xí)r，優(yōu)選地，陰極12采用功函數(shù)低、熱電子放射低的能量 進行。至此，因本實施方式的陰極12為燒結(jié)體陰極，功函數(shù)為1.1~1.7eV左右，比以前采用 釷鎢材料的陰極(功函數(shù):2.63eV)要低。因此，與以前采用釷鎢材料的陰極(工作溫度：1600 ~2000°C)相比，工作溫度要低（例如，1000~1250°C左右）。
[0064] 并且，如上所述，本實施方式的汞放電燈10是假設(shè)在水平放置的狀態(tài)下而點亮的。 所謂的"水平放置"并非是指將陰極12及陽極13處于上下位置關(guān)系，而是指將陰極12及陽極 13共同水平放置并使其處于相對向的狀態(tài)。在這里的所謂"水平"，除了指與重力方向呈垂 直的方向以外，還包括從技術(shù)常識的角度判斷可視為水平的方向。
[0065] 如上所述，在水平放置汞放電燈10的狀態(tài)下使其點亮?xí)r，會出現(xiàn)電弧放電的輝點 偏向陰極前端部上方的問題。并且，如果一旦發(fā)生電弧放電的輝點位置偏移，會導(dǎo)致陰極12 的溫度上升，從而有可能會縮短汞放電燈10的壽命。
[0066] 對于這一點，本專利發(fā)明人進行了深入研究。其結(jié)果是，雖然無法解釋發(fā)生電弧放 電的輝點位置偏移的原因，但是有受到啟發(fā)，即使發(fā)生電弧放電的輝點位置偏移，如果能夠 抑制陰極12的溫度上升，是否就可以避免給汞放電燈10的壽命造成不利影響呢。并且，本專 利發(fā)明人經(jīng)過更進一步的反復(fù)深入研究得出，如果在汞放電燈10上設(shè)控制陰極12溫度上升 的溫度上升控制裝置，由此便可通過點亮所述汞放電燈10來控制陰極12的溫度上升。
[0067] 下面對依據(jù)所述本專利發(fā)明人的見解研究出的本實施方式的溫度上升控制裝置 做出詳細說明。
[0068] 本實施方式的汞放電燈10的溫度上升控制裝置，是一種作為汞放電燈10的構(gòu)成部 件來控制因點亮汞放電燈10所致的陰極12溫度上升的裝置，具體而言，通過由導(dǎo)電箱14及 與此連接的燈口 16構(gòu)成將陰極12所產(chǎn)生的熱量排出燈泡11外的散熱通道，著眼于因這種結(jié) 構(gòu)所引起的傳熱量，通過優(yōu)化傳熱量來抑制陰極12的溫度上升。
[0069] 所謂傳熱量是指從陰極12至燈口 16的散熱通道中的總傳熱量Q(W)，是用下述式 (1)所示的參數(shù)。
[0070] Q(ff) =qA = -A · A · dT/dx · · · (1)
[0071] 在此，q(w/m2)是熱通量，A(m2)是傳熱面積，λ是熱導(dǎo)率，dT/dx是溫度梯度。
[0072] 細節(jié)稍后會詳述，在本實施方式中，根據(jù)式（1)算出從陰極12至燈口 16的散熱通道 中的傳熱量，以使傳熱量為1.8~6.8W范圍的方式，構(gòu)成散熱通道的構(gòu)成部件(導(dǎo)電箱14、弓丨 線腳16a等）。
[0073] 并且，雖然通過溫度上升控制裝置使得陰極12溫度相對降低，但陰極12的溫度需 要在陰極12與陽極13之間能夠產(chǎn)生電弧放電的溫度以上、且即使在產(chǎn)生電弧放電后在陰極 12前端也不會發(fā)生由于燒焦而引起變色（黑色）的溫度。也就是說，通過溫度上升控制裝置 被控制的陰極12前端的溫度范圍，具體而言，例如在1100~1900 °C的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1230 ~1750°C范圍內(nèi)。
[0074] 圖3是說明從汞放電燈10的陰極12至燈口 16的示意性結(jié)構(gòu)的圖。如圖3所示，在本 實施方式的汞放電燈10中，導(dǎo)電箱14的一端部與陰極12的電極部位12c通過點焊連接(參考 圖中A部），同時另一端部與包含在燈口 16內(nèi)的引線腳16a的一端部通過點焊連接(參考圖中 B部）。引線腳16a例如是由帶有導(dǎo)電性的金屬材料形成，引線腳16a的另一端部（即，與導(dǎo)電 箱14的連接端相反側(cè)的端部)與包含在燈口 16內(nèi)的引線16b通過點焊連接(參考圖中C部）。 引線16b是由在一端部卷有鎳箱等金屬箱的金屬絞線構(gòu)成，與引線腳16a-樣被包在燈口 16 內(nèi)，卷有金屬箱的一端部與引線腳16a通過點焊連接，同時另一端部與燈口 16的前端部位采 用銀釬焊等連接(參考圖中D部）。因此，在陰極12所產(chǎn)生的熱量，從陰極12的電極部位12c通 過導(dǎo)電箱14、引線腳16a及引線16b傳至燈口 16處，然后從燈口 16排出燈泡11外。
[0075] 在此，列舉具體例對散熱通道的散熱效果進行說明。圖4~圖6分別表示本專利發(fā) 明人進行陰極前端溫度模擬時所使用的散熱通道的構(gòu)成部件的3種模型的說明圖。
[0076]圖4所不的第1模型，具備有1至4片導(dǎo)電箱14(在圖4中未圖不）、以及長度為10mm、 直徑為1.2mm的圓柱形引線腳16a。
[0077] 圖35所示的第2模型，具備有1至2片導(dǎo)電箱14、以及具有與導(dǎo)電箱14大致相同的寬 度(即，寬度大致為4mm)、且長度為8_、厚度為1.2mm的平板形引線腳16a。
[0078] 圖6所示的第3模型，具備有1至2片導(dǎo)電箱14、以及長度為15.5mm、直徑為9.0mm的 圓柱形引線腳16a。引線腳16a的一端面形成有寬度為4.0mm、厚度為1.2mm、高度為2.0mm的 突出部。并且，引線腳16a的突出部與導(dǎo)電箱14連接的同時，引線腳16a的本體部（即，圓柱形 部位)通過導(dǎo)電性連接件16c(例如，銀膏等金屬膏、導(dǎo)電陶瓷等），嵌合在呈有底的圓筒形的 燈口 16內(nèi)（即，引線腳16a的圓周面與燈口 16的內(nèi)周面嵌合）。因此，第3模型的散熱通道，不 具備引線16b，這一點與所述第1模型及第2模型不同。
[0079] 表1~表3示出了在圖4~圖6的第1模型、第2模型以及第3模型中，分別對導(dǎo)電箱14 的箱片結(jié)構(gòu)(箱片的片數(shù)）以及箱片厚度進行變更，然后模擬陰極前端溫度后的結(jié)果。表1示 出了第1模型中的陰極前端溫度的模擬結(jié)果，表2示出了第2模型中的陰極前端溫度的模擬 結(jié)果，表3示出了第3模型中的陰極前端溫度的模擬結(jié)果。并且，各模擬中，因汞填充量影響 陰極前端溫度，因此在10~50mg/cm 3范圍內(nèi)變更汞填充量，然后計算出陰極前端溫度。
[0080] 并且，關(guān)于第1模型(箱片結(jié)構(gòu)：1個箱片），根據(jù)上述公式（1)進行傳熱量模擬后，傳 熱量為1.8W。此外，按以下測量條件測出第1模型(箱片結(jié)構(gòu)：1個箱片，汞含量：15mg/ cc)的 陰極前端溫度為1655 °C。
[0081] (測量條件）
[0082]測量儀:輻射溫度計TR_630(柯尼卡美能達株式會社）
[0083] 測量時間：剛滅燈之后 [0084] 測量距離：18cm [0085] ND濾鏡:無
[0086] 放大鏡：CLOSE-UP LENS No. 122
[0087] 發(fā)射率:0.39
[0088] 并且，通過模擬計算得知，陰極前端溫度為1655Γ時的陰極12所需能量為27W。因 此，在表1~表3的各模擬中，示出了向陰極12輸入27W能量時的陰極前端溫度。此外，關(guān)于表 1~表3的傳熱量，以第1模型(箱片結(jié)構(gòu)：1個箱片）的傳熱量(1.8W)為基準(zhǔn)，其他模型以通過 各模型的陰極前端溫度與第1模型的陰極前端溫度之間的差來算出傳熱量。
[0089]

[0095] 表 3
[0096] 對比表1~表3中最上層的傳熱量數(shù)值可知，各模型中因引線16b的形狀等、或散熱 通道的結(jié)構(gòu)不同，所以傳熱量的數(shù)值也不同。并且得知如果導(dǎo)電箱14的條件相同（如果箱片 橫截面面積相同），那么第2模型的傳熱量比第1模型的傳熱量要大，第3模型的傳熱量比第2 模型的傳熱量要大。此外，還得知如果增加箱片厚度，或增加箱片的片數(shù)、增大箱片的橫截 面面積，因傳熱量相應(yīng)變大，在陰極12所產(chǎn)生的熱量移動更多，所以陰極前端溫度變得更 低。并且，在表1~表3所示的結(jié)構(gòu)中，通過增加箱片厚度，或增加箱片的片數(shù)，導(dǎo)電箱14的橫 截面面積調(diào)整在0.112~0.720mm 2的范圍，由此傳熱量被調(diào)整在1.8~6.8W的范圍。并且，還 得知在表1~表3所示的條件下，陰極前端溫度全部在1100~1900Γ的范圍內(nèi)，表1~表3所 示結(jié)構(gòu)（即，第1模型、第2模型及第3模型的結(jié)構(gòu))非常適合作為溫度上升控制裝置。并且，雖 然在一般情況下充入燈泡11內(nèi)的汞含量越多，陰極前端溫度就會變得越高，但是在表1~表 3所示條件下（即，傳熱量：1.8~6.8W)，因陰極前端溫度全部進入1100~1900°C的溫度范 圍，可以說至少在10~50mg/cm 3范圍內(nèi)即使充入萊也不會有問題。
[0097]并且，如上所述，通過增加箱片厚度或增加箱片的片數(shù)、增大箱片的橫截面面積， 可以有效降低陰極前端溫度，不過如果過度增大箱片橫截面面積，因形成導(dǎo)電箱14的鉬和 形成燈泡11的玻璃的膨脹系數(shù)不同，會發(fā)生無法收納在管座內(nèi)的問題。因此，在本實施方式 中，導(dǎo)電箱的橫截面面積，以相對管座的橫截面面積（例如，49.5~78.5mm 2)為0.22~ 0.46%的方式構(gòu)成。也就是說，如果導(dǎo)電箱的橫截面面積相對管座的橫截面面積低于 0.22%，則傳熱量低于1.8W，如果高于0.46%則會發(fā)生上述無法收納到管座內(nèi)的問題。
[0098] 此外，如上所述，因陰極前端溫度受照明功率的影響，所以從照明功率的角度進行 了相同模擬。
[0099] 圖7~圖11是表示變更照明功率后，進行與上述相同模擬后的結(jié)果圖。圖7表示照 明功率為100W時的模擬結(jié)果的圖表。圖8表示照明功率為120W時的模擬結(jié)果的圖表。圖9表 示照明功率為150W時的模擬結(jié)果的圖表。圖10表示照明功率為200W時的模擬結(jié)果（即，表1 ~表3的結(jié)果）的圖表。圖11表示照明功率為250W時的模擬結(jié)果的圖表。并且，在圖7~圖11 中，水平軸為傳熱量(W)，垂直軸為陰極前端溫度（°C)。
[0100] 對比圖7~圖11所示可知，如果加大照明功率，陰極前端溫度則會變高。此外，如上 所示，傳熱量越高，陰極前端溫度就會越低，汞含量越高，陰極前端溫度則會越高。并且，如 上所述，如果從汞放電燈10的壽命角度考慮優(yōu)選陰極前端溫度為1100~1900°C，可知在表1 ~表3所不的條件下（即，傳熱量為1.8~6.8W、萊含量為10~50mg/cm 3)，優(yōu)選照明功率為 120 ~250W(圖 8、圖 11)。
[01 01 ]通過上述模擬結(jié)果，在本實施方式的汞放電燈10中，從陰極12至燈口 16為止的散 熱通道的傳熱量以1.8~6.8W的方式構(gòu)成，并充入10~50mg/cm3的汞。此外，規(guī)格是用120~ 250W的功率可以點亮。
[0102] 圖12是表示汞放電燈10的點亮?xí)r間與紫外線強度保持率之間的關(guān)系圖，表示當(dāng)通 過7.5A的恒電流控制使汞放電燈10點亮?xí)r的射出光的紫外線強度保持率。圖12的水平軸是 指點亮后的經(jīng)過時間(h)，垂直軸是指射出光的紫外線強度保持率（％)。并且，在圖12中，除 了本實施方式的汞放電燈10的紫外線強度保持率的變化（圖中的實線）以外，為便于對比， 同時還示出了沒有配備本實施方式的溫度上升控制裝置、且為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的汞放電燈的紫外 線強度保持率的變化(圖中的波浪線）。
[0103] 如圖12所示，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的汞放電燈，因不具備本實施方式的溫度上升控制裝置，所 以出現(xiàn)了陰極溫度升高，射出光的紫外線強度保持率降低（即，壽命縮短）的問題。對此，本 實施方式的汞放電燈10因具備溫度上升控制裝置，所以能夠控制陰極12的溫度上升，經(jīng) 4000h以上依然能保持高紫外線強度保持率(例如，80%以上）。
[0104] 如上所述，本實施方式的汞放電燈10通過在陰極12至燈口 16的散熱通道下功夫， 以傳熱量為1.8~6.8W的方式構(gòu)成，由此，以陰極前端溫度在1100~1900°C范圍內(nèi)的方式構(gòu) 成。因此，即使水平放置汞放電燈10的狀態(tài)下使用，也不會影響汞放電燈10的壽命，并且一 直到超過4000h的超長點亮?xí)r間也可以將射出光的紫外線強度保持率保持在許可范圍內(nèi)。 此外，因以利用導(dǎo)電箱14或引線腳16a等燈泡11內(nèi)的構(gòu)成部件達到規(guī)定傳熱量的方式構(gòu)成， 所以無需追加新的構(gòu)成部件，汞放電燈10尺寸也不會增大，此外結(jié)構(gòu)也不會變復(fù)雜。
[0105]以上是結(jié)合本實施方式以及實施例所做出的說明，但本發(fā)明并非局限于上述構(gòu) 成，在本發(fā)明的技術(shù)性思想范圍內(nèi)可以進行各種變形。
[0106] 例如，本實施方式中，雖然以汞放電燈10在水平放置的狀態(tài)下被使用做出了說明， 但是也可以是垂直放置汞放電燈10后使用。如果垂直放置汞放電燈10使用的話，因不會發(fā) 生電弧放電的輝點偏向陰極前端部上方的問題，所以汞放電燈10的使用壽命更長。
[0107] 此外，本實施方式中，雖然以陰極12為燒結(jié)體陰極做出了說明，不過即使是由例如 釷鎢材料等單一材料構(gòu)成的陰極，通過配備本實施方式中所說明的溫度上升控制裝置，也 可抑制其溫度上升。
[0108] 此外，本實施方式中，雖然為通過在導(dǎo)電箱14和引線腳16a的結(jié)構(gòu)上反復(fù)鉆研，達 到調(diào)整傳熱量的目的的結(jié)構(gòu)，但是并非局限于所述結(jié)構(gòu)，例如也可以通過改變陰極本體12a 的外形對傳熱量進行調(diào)整。
[0109] 此外，本實施方式中，作為稀有氣體，氙氣以大約10個大氣壓被填充，但是并非局 限于所述結(jié)構(gòu)。
[0110] 圖13是表示汞放電燈10中的稀有氣體的填充壓力與電弧放電的溫度之間的關(guān)系 圖。是表示在強調(diào)點亮365nm波段的情況下時、作為稀有氣體的氙氣的填充壓力與電弧放電 的溫度之間的關(guān)系。并且，圖13的水平軸是氙氣的填充壓力(單位:atm)，垂直軸是電弧放電 的溫度(單位:°C)。
[0111] 如圖13所示，氙氣的填充壓力越高，電弧放電的溫度就會變得越低。因此，為了使 陰極前端溫度在1100~1900°C的范圍內(nèi)，調(diào)整本實施方式的傳熱量的同時，還可以調(diào)整氙 氣的填充壓力。并且，一般情況下，考慮到燈的啟動性能，稀有氣體的填充壓力至少在2個大 氣壓以上，更具體一點的話，優(yōu)選3個大氣壓至15個大氣壓。并且，更進一步優(yōu)選6個大氣壓 ~12個大氣壓。填充壓力如果低于3個大氣壓，那么在陽極與陰極之間所形成的電弧形狀會 膨大，電弧從前端部向基底部較寬的區(qū)域擴展。其結(jié)果是陰極前端部以外的部位也變成高 溫因而不優(yōu)選。填充壓力如果高于15個大氣壓，因充入稀有氣體的燈泡的強度原因，在點亮 時燈泡破裂的可能性會增大，因而不優(yōu)選。
[0112] 此外，本次公開的實施方式，在各方面做出了例示，但應(yīng)理解，本發(fā)明不僅僅限于 所述實施方式。本發(fā)明的范圍并非局限于上述說明，其旨在包含根據(jù)權(quán)利要求書所示、與權(quán) 利要求書范圍均等的意圖，以及其范圍內(nèi)所包括的所有變形。
【主權(quán)項】
1. 一種汞放電燈，其特征在于，在具備有燈泡、設(shè)在所述燈泡內(nèi)的陰極及陽極、充入所 述燈泡內(nèi)的汞及稀有氣體、從所述燈泡的兩端分別朝向軸方向延伸的管座、以及設(shè)在所述 各管座的前端并與所述陰極及陽極分別電連接的陰極側(cè)燈口及陽極側(cè)燈口，且所述陰極及 所述陽極呈水平的姿勢而使用的汞放電燈中， 所述萊的填充量為10~50mg/cm3， 在所述管座內(nèi)具有連接所述陰極與所述陰極側(cè)燈口的導(dǎo)電箱， 通過所述陰極、所述導(dǎo)電箱以及所述陰極側(cè)燈口的傳熱量為1.8~6.8W。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汞放電燈，其特征在于，所述汞放電燈以向所述陰極側(cè)燈口以 及所述陽極側(cè)燈口供電120~250W而發(fā)光的方式構(gòu)成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汞放電燈，其特征在于，所述導(dǎo)電箱的橫截面面積為0.112 ~0·720mm2〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項權(quán)利要求所述的汞放電燈，其特征在于，所述導(dǎo)電箱 的橫截面面積，相對所述管座的橫截面面積為0.22~0.46%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意一項權(quán)利要求所述的汞放電燈，其特征在于，所述導(dǎo)電箱 由鉬、鎢、或鉭中的任意材料或其合金構(gòu)成。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項權(quán)利要求所述的汞放電燈，其特征在于，所述汞放電 燈具備有電連接所述導(dǎo)電箱和所述陰極側(cè)燈口的平板形引線腳。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的汞放電燈，其特征在于，所述導(dǎo)電箱的寬度與所述引線腳的寬 度大致相同。8. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項權(quán)利要求所述的汞放電燈，其特征在于，所述汞放電 燈具備有電連接所述導(dǎo)電箱和所述陰極側(cè)燈口的圓柱形引線腳。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的汞放電燈，其特征在于，所述陰極側(cè)燈口具有有底的圓筒部， 所述引線腳收納在所述圓筒部內(nèi)，所述引線腳的圓周面與所述圓筒部的內(nèi)周面嵌合。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的汞放電燈，其特征在于，所述陰極側(cè)燈口與所述引線腳，通過 金屬膏或?qū)щ娞沾杀还潭ā?1. 根據(jù)權(quán)利要求1~10中任意一項權(quán)利要求所述的汞放電燈，其特征在于，所述稀有 氣體是氙氣、氬氣、或氪氣中的任意一種，亦或是將這些混合在一起的氣體，其填充壓力為3 ~15個大氣壓的范圍。12. 根據(jù)權(quán)利要求1~11中任意一項權(quán)利要求所述的汞放電燈，其特征在于，所述陰極 的前端溫度，保持在11 〇〇 °C~1900 °C的范圍內(nèi)。
【文檔編號】H01J61/52GK106024576SQ201610178382
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】矢島聡
【申請人】豪雅冠得股份有限公司