專利名稱：高壓放電燈及高壓放電燈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及于用于半導(dǎo)體、液晶等的曝光裝置用光源的高壓放電燈及 高壓放電燈裝置，特別是，涉及在發(fā)光管外側(cè)配置有外管的高壓放電燈， 以及將該高壓放電燈配置在冷卻套管內(nèi)的高壓放電燈裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，例如在粘接劑等的樹脂的固化處理或是印刷電路基板等的曝光 處理中，是利用紫外線照射裝置，作為紫外線光源，例如是使用高壓放電 燈。
圖6，是顯示以往的高壓放電燈裝置的構(gòu)成概略的說明圖。 如專利文獻(xiàn)1所記載的發(fā)明，該高壓放電燈裝置，是在高壓放電燈1 的發(fā)光管2的外側(cè)，配置由內(nèi)管25與外管26所構(gòu)成的冷卻套管(jacket)21， 進(jìn)行發(fā)光管2的冷卻。高壓放電燈l的發(fā)光管2與冷卻套管21的內(nèi)管之間 的間隙，平均大約為lmm。高壓放電燈1，在直管狀的石英玻璃制的發(fā)光 管2兩端封止一對電極，并在內(nèi)部封入水銀。冷卻套管21是由圓筒狀的石 英玻璃等透明材料所形成，通過內(nèi)管25與外管26而成為雙重管構(gòu)造。而 且，經(jīng)由設(shè)在兩端外周的連接管27a、 27b使冷卻水從外部循環(huán)于套管內(nèi)， 將隔著空氣層而鄰近的發(fā)光管2予以冷卻并且吸收從高壓放電燈1所放射 的熱。
圖6所記載的高壓放電燈裝置中，由于僅通過存在于高壓放電燈1的 發(fā)光管2與冷卻套管21的內(nèi)管25之間的間隙中的空氣的單純熱傳導(dǎo)，無 法將發(fā)光管2所產(chǎn)生的熱傳遞至冷卻套管21,因此使冷卻風(fēng)流動于高壓放 電燈1的發(fā)光管2與冷卻套管21的內(nèi)管25之間的間隙中來提高冷卻效率。 但是，進(jìn)入放電燈的發(fā)光管2與冷卻套管21的內(nèi)管25之間的間隙的冷卻 風(fēng)，其溫度在入射側(cè)與出射側(cè)并不均一，隨此，造成發(fā)光管2的溫度也變 得不均一。專利文獻(xiàn)1
日本特開平6-267512號公報
發(fā)明所要解決的問題
因此，為了不使冷卻風(fēng)流動于發(fā)光管2與冷卻套管21之間的間隙來進(jìn) 行發(fā)光管2的冷卻，提議出縮小發(fā)光管2與冷卻套管21的間隔的對策。對 于通過將發(fā)光管2與冷卻套管21的間隙設(shè)為平均約50um，發(fā)光管2的內(nèi) 徑為3.4mm(發(fā)光管2的外徑為7.4mm)的高壓放電燈1，即使輸入為250W / cm也能夠?qū)l(fā)光管2的內(nèi)表面溫度冷卻至80(TC左右。
高壓放電燈裝置，在被用作半導(dǎo)體等的曝光裝置用光源時，在處理中 以外的更換工件等的待機(jī)中，為了省電，如圖7所示地，降低在燈上接入 的輸入功率來亮燈。因?yàn)榇龣C(jī)功率越低則省電效果越大，所以期望待機(jī)功 率的低功率化。
然而，當(dāng)待機(jī)模式時的待機(jī)功率過于下降時，則會造成發(fā)光管2的內(nèi) 表面溫度降低，產(chǎn)生被封入在發(fā)光管2內(nèi)的水銀的未蒸發(fā)。當(dāng)產(chǎn)生水銀未 蒸發(fā)時，要從待機(jī)模式移轉(zhuǎn)到處理模式時的啟動時間會有變慢、或者是無 法維持放電而造成中斷的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種能夠降低待機(jī)模式的待機(jī)功率，同時在 處理模式時可以在短時間起動，且不會中斷地進(jìn)行高輸出亮燈的高壓放電 燈及高壓放電燈裝置。
本案的第1發(fā)明，是一種高壓放電燈，具備相對置地配置有一對的 電極，并封入有水銀的發(fā)光管；以及形成在上述發(fā)光管外側(cè)的直管狀的外 管，以上述發(fā)光管的兩端來固定上述外管，其特征為在上述發(fā)光管的外 表面，或者上述發(fā)光管的內(nèi)表面，形成有凸部。
另外，本案的第2發(fā)明，是在本案的第l發(fā)明中，其特征為上述凸 部，通過在外管的內(nèi)表面設(shè)置螺旋狀的突起線條而形成。
另外，本案的第3發(fā)明，是在本案的第1發(fā)明中，其特征為上述凸 部，通過將發(fā)光管的外表面設(shè)為在與管軸方向垂直地截斷的截面為截面多 邊形而形成。另外，本案的第4發(fā)明，是在本案的第1 3發(fā)明中，其特征為上述
外管的內(nèi)徑與上述發(fā)光管的外徑之差為200ixm以下，上述凸部的高度為 200ii m以下。
另外，本案的第5發(fā)明，其特征為將本案的第1 4發(fā)明的任一項(xiàng)所
記載的高壓放電燈，配置于冷卻套管的內(nèi)部，并使冷卻媒體沿著上述外管 的壁面流過。 發(fā)明效果
依據(jù)本發(fā)明的高壓放電燈及高壓放電燈裝置，由于通過在外管的內(nèi)表 面、或是在發(fā)光管的外表面形成凸部，可以提高對在放電空間內(nèi)的最冷點(diǎn) 的溫度，所以即使降低待機(jī)功率也可以維持較高的發(fā)光管的內(nèi)表面溫度， 并可以抑制發(fā)光管內(nèi)的封入水銀的未蒸發(fā)狀態(tài)的產(chǎn)生。因此，可以實(shí)現(xiàn)能 夠降低待機(jī)模式的待機(jī)功率，同時在處理模式時可以在短時間起動，且不 會中斷地進(jìn)行高輸出亮燈的高壓放電燈。


圖1是顯示本發(fā)明的高壓放電燈裝置的構(gòu)成的說明用截面圖。
圖2是顯示本發(fā)明的高壓放電燈的構(gòu)成的說明用截面圖。 圖3是顯示本發(fā)明的高壓放電燈的中央部的放大截面圖。 圖4是用以說明本發(fā)明的高壓放電燈制作的方法的說明圖。 圖5是顯示本發(fā)明的高壓放電燈的中央部的放大截面圖。 圖6是顯示以往的高壓放電燈裝置的構(gòu)成概略的說明圖。 圖7是顯示使用高壓放電燈時的輸入功率的說明圖。 主要元件符號說明 1:高壓放電燈
2:發(fā)光管 3:外管 4:電極
11:發(fā)光管的內(nèi)表面 12:發(fā)光管的外表面 13:外管的內(nèi)表面14:間隙 15:凸部 16:空氣層 17:接觸部分 21:冷卻套管 D:最大間隙 d:最小間隙 h:凸部的高度 P:凸部的間隔
具體實(shí)施例方式
說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式。圖1，是顯示本發(fā)明的高壓放電燈裝置的 構(gòu)成的說明用截面圖。
高壓放電燈裝置構(gòu)成為，在冷卻套管21的內(nèi)部，插通著在發(fā)光管2的
外側(cè)配置有外管3的高壓放電燈1。冷卻套管21，是通過可穿透過從高壓
放電燈l所放射(輻射)的紫外線的材料所構(gòu)成，例如由石英玻璃所構(gòu)成。在
冷卻套管21的兩端，形成有供給冷卻媒體的供給流路22，以及排出冷卻 媒體的排出流路23。供給流路22與排出流路23其整體為大致L字型的管 狀，用以保持固定冷卻套管21及高壓放電燈1。通過軸向內(nèi)方側(cè)的鎖口部 24a，經(jīng)由O形圈來保持固定冷卻套管21的外周面。通過軸向外方側(cè)的鎖 口部24b，經(jīng)由O形圈來保持固定高壓放電燈1的外周面。
高壓放電燈1在亮燈時，冷卻媒體由沒有圖示出的泵所供給。高壓放 電燈1的冷卻，是讓冷卻媒體例如以5L(公升)/ min的流量進(jìn)行循環(huán)而達(dá)成。 另外，對于冷卻媒體，以水、純水、或是逆滲透膜透過水等為適宜。 圖2,是顯示本發(fā)明的高壓放電燈的構(gòu)成的說明用截面圖。 高壓放電燈l，其兩端被封止，在例如由石英玻璃所構(gòu)成的直管狀的發(fā) 光管2的內(nèi)部，分別相對置地配置著例如由鎢所構(gòu)成的一對棒狀的電極4。 各電極4連接于金屬箔5的一端，金屬箔5的另一端連接有外部導(dǎo)線6。金 屬箔5是由鉬所構(gòu)成，并氣密地被埋設(shè)在發(fā)光管2的兩端所形成的桿狀 的封止部7。外部導(dǎo)線6，是在封止部7的外側(cè)通過支撐件9而被覆蓋，而成為大徑。封止部7例如是使作為發(fā)光管2構(gòu)成材料的管體的兩端部處于 熔融狀態(tài)，通過將內(nèi)部減壓的收縮密封法所形成的，制成比發(fā)光管2的中 央部(相當(dāng)于發(fā)光區(qū)域的部分)還要小徑。
高壓放電燈1，例如是由被稱之為"毛細(xì)燈(capillary lamp)"的高壓水 銀燈所構(gòu)成，在發(fā)光管2的內(nèi)部，例如封入lmg/cc以上的水銀、或是與 水銀一起添加鐵、鈷、鎳、鉛、鎵、鎂、錫、鉈、錳等的金屬鹵化物之中 至少一種類以上，并且適量地封入氬氣等的稀有氣體。因此，放射出例如 含有波長為200 450nm的紫外線的光。
于高壓放電燈1的發(fā)光管2的外側(cè)，形成由圓筒狀的石英玻璃等的 透明材料所構(gòu)成，內(nèi)徑尺寸相對于管軸方向?yàn)榫坏闹惫軤畹耐夤?。沿著 外管3的外表面讓冷卻媒體流過，來冷卻高壓放電燈1。從發(fā)光管2的兩端 附近并跨越覆蓋外部導(dǎo)線6的支撐件9的一部分，且于與外管3之間插入 有基端部8，隔著基端部8并通過粘接劑使發(fā)光管2及外管3氣密地被固定。 在發(fā)光管2與外管3之間的間隙，形成有由空氣層或是適當(dāng)?shù)臍怏w所構(gòu)成 的氣體層。
高壓放電燈1的發(fā)光管2，由于封止部7是比相當(dāng)于發(fā)光區(qū)域的中央部 更小徑地構(gòu)成，所以在中央部與外管3接近，而在封止部7與外管3間隔 開。因此，在高壓放電燈1的發(fā)光管2的中央部，通過冷卻媒體充分地冷 卻而能夠防止過熱所造成的發(fā)光管2的破損。再者，在高壓放電燈1的發(fā) 光管2的封止部7，因冷卻作用較弱，因此可以可靠地防止過冷卻，并防止 起因于水銀未蒸發(fā)的照度降低。
以下顯示作為上述高壓放電燈1的一構(gòu)成例，位于發(fā)光管2的中央部 的內(nèi)徑為4)3.4mm，發(fā)光管2的中央部的外徑為4 7.4mm，封止部7的外徑 為4)6mm，發(fā)光管2的全長為150mm,電極4的間距為100mm，位于放電 空間10內(nèi)的電極4部分的長度為3mm，水銀的封入量為44mg / mm3。外 管3的外徑為49.5mm，外管3的內(nèi)徑為小7.4mm。
在燈亮燈時的高壓放電燈1的額定電壓為2000V，額定電流為1.25A， 輸入功率為2500W。
圖3，是顯示本發(fā)明的高壓放電燈的中央部的放大截面圖。圖3(a)是將 高壓放電燈1在垂直于管軸地截斷時的放大截面圖；圖3(b)是高壓放電燈1在平行于管軸地截斷時的接觸部分17的放大截面圖。
高壓放電燈l，因?yàn)榘l(fā)光管2與外管3之間的間隙14非常窄小，平均 為50um左右，因此，即使使發(fā)光管2與外管3的軸中心對齊一致，但由 于石英玻璃所具有的尺寸誤差等，也會產(chǎn)生發(fā)光管2與外管3接觸的區(qū)域。 如圖3(a)所示，發(fā)光管2偏離地被配置在比外管3的中心更為下側(cè)，下側(cè)的 發(fā)光管2與外管3的間隙d，比上側(cè)的發(fā)光管2與外管3的間隙D小。由 于下側(cè)的發(fā)光管2的外表面12，離受到冷卻媒體所冷卻的外管3的距離較 短，因此冷卻效果要比上側(cè)的發(fā)光管2的外表面12高。因此，位于發(fā)光管 2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13相接觸的接觸部分17處的發(fā)光管2的 內(nèi)表面ll，其冷卻效果最高，成為放電空間10內(nèi)的最冷點(diǎn)。相反地，位于 發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13之間的間隙D成為最大部分處 的發(fā)光管2的內(nèi)表面11，其冷卻效果最低，成為放電空間10內(nèi)的最溫?zé)狳c(diǎn)。
如圖3(b)所示，在沿著高壓放電燈1的管軸方向截斷的斷面，在外管3 的內(nèi)表面13，以在軸向上周期性地產(chǎn)生的方式來形成凸部15。具體而言， 是在圓筒狀的外管3的內(nèi)表面13,凸部15為螺旋狀的突起線條所形成。凸 部15的高度h為10 200um，與鄰接的凸部15的間隔P為0.1 2mm。 由于在外管3的內(nèi)表面13形成有凸部15，所以若把接觸部分17放大來看 時，在凸部15，雖然發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13為接觸， 不過在凸部15以外的部分中，在發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面 13之間產(chǎn)生間隙，而存在有空氣層16。即使在發(fā)光管2的外表面12與外 管3的內(nèi)表面13之間的間隙d成為最小的接觸部分17中，發(fā)光管2的外 表面12與外管3的內(nèi)表面13也并非緊密貼接地成為面接觸，發(fā)光管2的 外表面12與外管3的內(nèi)表面13在凸部15是成為相接觸的線接觸或是點(diǎn)接 觸，而存在接觸處與空氣層16部分。
如圖3(a)所示，上側(cè)的發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13之間 的間隙D，由于是與發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13的接觸部 分17相對置，因此為最大。不過，接觸部分17的發(fā)光管2的外表面12與 外管3的內(nèi)表面13之間的間隔為凸部15的高度h左右，所以間隙14為最 大部分的發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13之間的間隙D，也要 成為從外管3的內(nèi)徑R與發(fā)光管2的外徑r的差，減去凸部15的高度h后的值，而成為"R-r)-h)。
如此地，在發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13之間的間隙d 成為最小的接觸部分17，由于間隙d為凸部15的高度h左右，因此在發(fā)光 管2的外表面12與外管2的內(nèi)表面13之間的間隙D為最大的部分，與在 外管3的內(nèi)表面13沒有形成凸部15的情形相比，間隙D可以減小凸部15 的高度h的量。
在成為放電空間10內(nèi)的最冷點(diǎn)的間隙14為最小的接觸部分17，由于 發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13在凸部15的接觸成為線接觸或 是點(diǎn)接觸，因此與外管3之間存在空氣層16，增大與由冷卻媒體所冷卻的 外管3的距離，所以使得最冷點(diǎn)的溫度提升。另外，由于凸部15在圓筒狀 的外管3的內(nèi)表面13以成為螺旋狀的突起線條的方式形成，因此即使在外 管3的內(nèi)表面13的任一處形成接觸部分17，也必然存在空氣層16，使發(fā) 光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13不會緊密接觸。另一方面，成為 放電空間10內(nèi)的最溫?zé)狳c(diǎn)的間隙14為最大的部分D，與外管3的間距雖 稍微有縮小，但由于與外管3之間存在有由間隙14所形成的空氣的層，因 此最溫?zé)狳c(diǎn)的溫度無關(guān)于凸部15的有無，幾乎沒有變動。因此，通過在外 管3的內(nèi)表面13形成凸部15，可以縮小最冷點(diǎn)與最溫?zé)狳c(diǎn)的溫度差。
由于通過在外管3的內(nèi)表面13形成凸部15，可以提升位于放電空間 10內(nèi)的最冷點(diǎn)的溫度，因此即使降低待機(jī)功率也能夠維持較高的發(fā)光管2 的內(nèi)表面11的溫度，所以可以抑制發(fā)光管2內(nèi)所封入的水銀的未蒸發(fā)狀態(tài) 的產(chǎn)生。因此，可以實(shí)現(xiàn)能夠降低待機(jī)模式的待機(jī)功率，同時在處理模式 時可以在短時間起動，且不會中斷地進(jìn)行高輸出亮燈的高壓放電燈1。
圖4，是用以說明制作本發(fā)明的高壓放電燈的方法的說明圖。
該高壓放電燈l，可以以如下的方式來制作。
首先，在金屬箔5的兩端，將桿狀的電極4與外部導(dǎo)線6電連接，作 成2個電極4構(gòu)造體。在圓筒狀的石英玻璃管的內(nèi)部，封入適當(dāng)量的水銀 等，并且將電極構(gòu)造體從石英玻璃管的兩側(cè)插入，利用收縮密封法將石英 玻璃管的兩端部予以封止。如此地實(shí)施，作成在內(nèi)部具備有封入物及電極4 的發(fā)光管2。
如圖4(a)所示地，在發(fā)光管2的外表面12將直徑80 u m的碳線30以2mm間隔巻繞成螺旋狀?？紤]到圖示方便，在圖中是將碳線30放大來繪圖。 另一方面，準(zhǔn)備具有比發(fā)光管2的外徑尺寸還要大的內(nèi)徑尺寸的圓筒狀石 英玻璃管31，僅將單方封止。將巻繞有碳線30的發(fā)光管2置入于石英玻璃 管31之中，將石英玻璃管31的內(nèi)部予以減壓并旋轉(zhuǎn)。用氫氧噴燈在軸方 向掃描，從石英玻璃管31的外側(cè)進(jìn)行加熱，將石英玻璃管31燒縮而形成 外管3。此時，外管3,燒縮到使其與發(fā)光管2的間隙14比碳線30還窄小 為止。
如圖4(b)所示地，將外管3充分地?zé)s之后，切斷外管3的兩端，制 成兩端開口的圓筒管形狀。然后，將高壓放電燈1置于大氣壓環(huán)境下的1000 "C的電爐中加熱3小時。通過此加熱來燒掉碳線30。存在于外管3與發(fā)光 管2的間隙14的碳線30消失，形成由設(shè)在外管3的內(nèi)表面13的螺旋狀的 突起線條所構(gòu)成的凸部15。如圖示般地在沿著高壓放電燈1的管軸所截斷 的斷面上，在外管3的內(nèi)表面B，在管軸方向上周期性地形成有多個凸部 15。由螺旋狀的突起線條所形成的凸部15，可以通過如此地巻繞碳線30后 進(jìn)行加工而容易地形成。另外，如上所述地將石英玻璃管31燒縮形成外管 3時，由于碳線30也充當(dāng)間隔物的作用，所以可以將外管3與發(fā)光管2的 間隔以大致一定的形態(tài)來進(jìn)行控制。因此，不會產(chǎn)生發(fā)光管2與外管3緊 密接觸的區(qū)域，可以消除冷卻的偏頗不均，也可以抑制高壓放電燈1的偏 差。
接著，說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。圖5,是顯示在本發(fā)明的高壓放電 燈1的中央部，將高壓放電燈1垂直于管軸地予以截斷時的發(fā)光管2的外 表面12與外管3的外表面12的接觸部分17的部分放大截面圖。
第2實(shí)施方式的高壓放電燈1，除了外管3的內(nèi)表面13為平滑的面， 發(fā)光管2的外表面12為截面多邊形之外，具有與第1實(shí)施方式的高壓放電 燈1同樣的構(gòu)成。以下對于第2實(shí)施方式，省略與第1實(shí)施方式的高壓放 電燈l相同的構(gòu)成構(gòu)件的說明。
如圖5所示，發(fā)光管2的外表面12，在垂直于高壓放電燈1的管軸方 向所截斷的截面中，發(fā)光管2的外周是形成為截面多邊形，以使其頂部形 成為凸部18。具體而言，是使圓筒狀的發(fā)光管2的外表面12，以成為在軸 向較長的截面多邊形的方式而形成。具有10 60個角的多邊形，凸部18的高度h為10 200um，相鄰接的凸部18的間隔？為0.5 2111111。成為凸 部18的部分，其發(fā)光管2的厚度為最大，發(fā)光管2的外表面12與外管3 的內(nèi)表面13接觸。在凸部16以外的部分，發(fā)光管2的厚度變薄，并在發(fā) 光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13之間形成有空氣層16。
發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13相接觸的凸部18，離由冷 卻媒體所冷卻的外管3的距離較短，發(fā)光管2是由外管3所直接冷卻。位 于凸部18的發(fā)光管2的內(nèi)表面11，冷卻效果最高。另一方面，凸部18的 鄰接部分20，在發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13之間形成有空 氣層16，離由冷卻媒體所冷卻的外管3的距離較遠(yuǎn)。由于發(fā)光管2是由空 氣層16所間接冷卻，發(fā)光管2的內(nèi)表面11的冷卻效果較弱。因此，位于 鄰接部分20的發(fā)光管2的內(nèi)表面11的溫度，是不會下降到如凸部18的內(nèi) 表面13的程度。
另外，由于凸部18是通過將發(fā)光管2的外周作成截面多邊形而形成， 因此即使外管3的內(nèi)表面13的任一處存在有接觸部分17，也必然存在空氣 層16，使發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13不會緊密接觸。
即使在接觸部分17，發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13為緊 密接觸但并非是面接觸，發(fā)光管2的外表面12與外管3的內(nèi)表面13在凸 部18是成為相接觸的線接觸或是點(diǎn)接觸，而存在接觸處與空氣層16部分。 位于具有空氣層16的鄰接部分20的發(fā)光管2的內(nèi)表面11的溫度，由于比 位于凸部18的發(fā)光管2的內(nèi)表面11的溫度還要高，因此可以溫?zé)嵛挥谕?部18的發(fā)光管2的內(nèi)表面11，提高作為接觸部分17的整體的發(fā)光管2的 內(nèi)表面ll的溫度。因此，與在發(fā)光管2的外表面12沒有形成凸部18的情 形相比，可以提升位于放電空間10內(nèi)的成為最冷點(diǎn)的位于接觸部分17的 發(fā)光管2的內(nèi)表面11的溫度。
由于通過在發(fā)光管2的外表面12形成凸部18，可以提升位于放電空間 10內(nèi)的最冷點(diǎn)的溫度，因此即使降低待機(jī)功率也能夠維持較高的發(fā)光管2 的內(nèi)表面11的溫度，所以可以抑制發(fā)光管2內(nèi)所封入的水銀的未蒸發(fā)狀態(tài) 的產(chǎn)生。因此，可以實(shí)現(xiàn)能夠降低待機(jī)模式的待機(jī)功率，同時在處理模式 時可以在短時間起動，且不會中斷地進(jìn)行高輸出亮燈的高壓放電燈1。
接著，說明關(guān)于實(shí)施例。<實(shí)施例1>
制作使用了第1實(shí)施方式所示的高壓放電燈的高壓放電燈裝置，來作 為實(shí)驗(yàn)對象。作為實(shí)驗(yàn)對象所使用的高壓放電燈的規(guī)格如以下所示。
發(fā)光管石英玻璃制，中央部的內(nèi)徑為小8mm,中央部的外徑為4) 12mm，封止部的外徑4)6mm,發(fā)光長度是100mm。
外管石英玻璃制，內(nèi)徑為小12.1mm，外徑為4) 14.1mm。
凸部高度為50ixm，管軸方向的間隔為2mm。
電極鎢制，電極間距離為100mm，位于放電空間10內(nèi)的電極部分的 長度為3mm。
封入物水銀7.5mg/cc，氬氣100Torr。
另外，凸部是在發(fā)光管的外表面，將直徑80um的碳線以2mm間隔巻 繞成線圈狀，并通過上述的方法所形成。
在處理模式下亮燈30秒鐘，接著在待機(jī)模式下亮燈30秒鐘，以使處 理模式與待機(jī)模式為交互的方式進(jìn)行了亮燈。在處理模式時，高壓放電燈 的輸入功率為30O0W(3O0W/cm)的方式進(jìn)行亮燈。在待機(jī)模式時，高壓放 電燈的輸入功率為2000W(200W / cm)的方式進(jìn)行亮燈。
在冷卻套管中，作為冷卻媒體，是使水以5L/min的流量進(jìn)行循環(huán)。
另外，作為比較對象，除了在外管的內(nèi)表面沒有形成凸部之外，制作 了與實(shí)驗(yàn)對象相同樣的規(guī)格的高壓放電燈1。
在外管的內(nèi)表面形成有凸部的實(shí)驗(yàn)對象的高壓放電燈，位于發(fā)光管的 內(nèi)表面的溫度，在處理模式時，在接觸部分為700°C，在間隙最大部分為 IOO(TC。另外，在待機(jī)模式時，在接觸部分為540°C，在間隙最大部分為 800 。C。
在外管的內(nèi)表面沒有形成凸部的比較對象的高壓放電燈，位于發(fā)光管 的內(nèi)表面的溫度，在處理模式時，在接觸部分為550'C，在間隙最大部分為 IOOO'C。另外，在待機(jī)模式時，在接觸部分為430°C，在間隙最大部分為 800 。C。
在外管的內(nèi)表面形成有凸部的實(shí)驗(yàn)對象的高壓放電燈，成為最冷點(diǎn)的 接觸部分的溫度，與比較對象的高壓放電燈相比，在處理模式時要高出150'C,待機(jī)模式時要高出ll(TC。
當(dāng)放電空間內(nèi)的溫度為400'C以下時，會發(fā)生所封入的水銀未蒸發(fā)，并 產(chǎn)生從待機(jī)模式移轉(zhuǎn)至處理模式時的啟動時間的延遲、或是無法維持放電 而放電中斷。依本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知在外管的內(nèi)表面形成有凸部的實(shí)驗(yàn)對象 的高壓放電燈，高壓放電燈亮燈中，在放電容器內(nèi)的溫度為最低的待機(jī)模 式時的接觸部分的溫度為540'C，比最冷點(diǎn)溫度400'C還要高140°C。由此，
可以預(yù)測到在外管的內(nèi)表面形成有凸部的實(shí)驗(yàn)對象的高壓放電燈，即使將 待機(jī)模式的輸入功率減少到小于200W / cm，在更降低待機(jī)模式時的接觸 部分的溫度的條件下進(jìn)行亮燈，也不會產(chǎn)生水銀的未蒸發(fā)部分。 <實(shí)驗(yàn)例2〉
由實(shí)驗(yàn)例1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所預(yù)測，將外管的內(nèi)表面形成有凸部的實(shí)驗(yàn)對 象的高壓放電燈，減少待機(jī)模式的輸入功率地來進(jìn)行亮燈。作為實(shí)驗(yàn)對象 所使用的高壓放電燈的規(guī)格，與實(shí)驗(yàn)例1相同。另外，高壓放電燈裝置的 冷卻條件亦與實(shí)驗(yàn)例l相同。還有，高壓放電燈的亮燈條件，設(shè)定如下。
在處理模式下亮燈30秒鐘，接著在待機(jī)模式下亮燈30秒鐘，以使處 理模式與待機(jī)模式為交互的方式進(jìn)行了亮燈。處理模式時，高壓放電燈的 輸入功率為3000W(300W/cm)的方式進(jìn)行亮燈。待機(jī)模式時，高壓放電燈 的輸入功率為1500W(150W/cm)的方式進(jìn)行亮燈。
艮口，除了降低待機(jī)模式的輸入功率之外，高壓放電燈的亮燈條件，設(shè) 成與實(shí)驗(yàn)例l相同。
外管的內(nèi)表面形成有凸部的實(shí)驗(yàn)對象的高壓放電燈，即使將待機(jī)模式 的輸入功率設(shè)為150W/cm，也沒有產(chǎn)生水銀的未蒸發(fā)部分。由于沒有產(chǎn) 生水銀的未蒸發(fā)部分，所以從待機(jī)模式移轉(zhuǎn)到處理模式，也依然能夠維持 較短的起動時間。另外，處理模式時，與待機(jī)模式的輸入功率值無關(guān)地， 可以以高輸入功率進(jìn)行高輸出亮燈。
因此，由于即使降低待機(jī)模式的待機(jī)功率，也沒有產(chǎn)生水銀的未蒸發(fā) 部分，所以確定了可以實(shí)現(xiàn)在短時間從待機(jī)模式到處理模式的起動，處理 模式時可以進(jìn)行不中斷的高輸出亮燈的高壓放電燈。
依據(jù)實(shí)驗(yàn)例1的結(jié)果，對于在外管的內(nèi)表面沒有形成凸部的高壓放電 燈，當(dāng)將輸入功率設(shè)為200W/cm時，成為放電空間內(nèi)的最冷點(diǎn)的接觸部分的發(fā)光管的內(nèi)表面溫度為43(TC。若輸入功率值更小于此值時，就會降低 放電空間內(nèi)的最冷點(diǎn)溫度而產(chǎn)生水銀的未蒸發(fā)。即，對于在外管的內(nèi)表面 沒有形成凸部的高壓放電燈，待機(jī)模式時的輸入功率的最低值為200W/ cm0
另一方面，由實(shí)驗(yàn)例2的結(jié)果，外管的內(nèi)表面形成有凸部的實(shí)驗(yàn)對象 的高壓放電燈，確定了可將待機(jī)模式的輸入功率設(shè)為150W/cm。由此可 得知，與沒有形成凸部的現(xiàn)有技術(shù)下的高壓放電燈相比，可以將待機(jī)模式 的輸入功率減低至75%。
權(quán)利要求
1. 一種高壓放電燈，具備相對置地配置有一對的電極，并封入有水銀的發(fā)光管；以及形成在上述發(fā)光管外側(cè)的直管狀的外管，以上述發(fā)光管的兩端來固定上述外管，其特征為在上述發(fā)光管的外表面，或者上述發(fā)光管的內(nèi)表面，形成有凸部。
2. 如權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征為上述凸部，通過在外管的內(nèi)表面設(shè)置螺旋狀的突起線條而形成。
3. 如權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征為上述凸部，通過將發(fā)光管的外表面設(shè)為在與管軸方向垂直地截斷的截 面為截面多邊形而形成。
4. 如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的高壓放電燈，其特征為-上述外管的內(nèi)徑與上述發(fā)光管的外徑之差為200Pm以下，上述凸部的 高度為200um以下。
5. —種高壓放電燈裝置，其特征為將權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的高壓放電燈，配置于冷卻套管的內(nèi)部，并使冷卻媒體沿著上述外管的壁面流過。
全文摘要
本發(fā)明的目的，是在于提供一種能夠降低待機(jī)模式的待機(jī)功率，同時在處理模式時可以短時間起動，且不會中斷地進(jìn)行高輸出亮燈的高壓放電燈及高壓放電燈裝置。本發(fā)明的解決手段為，一種高壓放電燈，具備相對置地配置有一對的電極，并封入有水銀的發(fā)光管；以及形成在上述發(fā)光管外側(cè)的直管狀的外管，以上述發(fā)光管的兩端來固定上述外管的高壓放電燈，其特征為在上述發(fā)光管的外表面，或者上述發(fā)光管的內(nèi)表面，形成有凸部。
文檔編號H01J61/52GK101419895SQ20081017006
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者森和之, 鳥飼哲哉 申請人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會社