本发明专利技术提供了一种高压气体放电灯的冷却装置，包括半导体制冷器，位于所述高压气体放电灯的阴极；半导体制冷器与高压气体放电灯的阴极进行热交换，降低阴极部位的温度；气流产生装置，用以产生冷却气流；导流装置，引导冷却气流至高压气体放电灯的阳极和玻璃泡，与高压气体放电灯的阳极和玻璃泡部分进行热交换，将热气排出。本发明专利技术的另外一个目的是提供一种具有冷却装置的聚光器，所述聚光器上相对所述高压气体放电灯玻璃泡的一面有水冷散热器。所述水冷散热器由三个沿所述聚光器中心轴线对称布置的三个独立水冷散热器组成。所述独立水冷散热器与所述聚光器之间有导热胶。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高压气体放电灯，具体涉及高压气体放电灯的冷却装置和聚光器。
技术介绍
在投影曝光设备如半导体器件IC/LED制造/投影设备/医疗器械等制造技术中， 常常需要使用达上千瓦或更大功率的高压气体放电灯。在其他条件不变的情况下，更大功 率的光源意味着更大的曝光产率，有利于提高半导体器件等的制造效率。高压气体放电灯必须工作在沿其轴线方向温度可控制的环境中，以保证其发光效 率和使用寿命，同时在大多数情况下，将其置于一个聚光器件的焦点上以得到具有较高光 功率密度和均勻性的出射光源，此聚光器件一般由内表面镀反射膜的玻璃或金属制成，也 需要控制其温度以保证正常工作。因此，带有高压气体放电灯的装置必须具有性能良好的 冷却系统。在现有技术中，对高压气体放电灯的冷却大多采用气体冷却，如专利US6736527B1 中，针对放电灯的电极座部位，采用导流装置将冷却气体导入至电极座，这样其冷却与放电 灯玻璃泡的相互隔离，可以达到控制放电灯不同部位温度的目的。又如专利CN1873905A 中，采用导流装置将冷却气体导入至玻璃泡部位，同样可以达到上述目的。上述专利中气 体冷却的方法虽然可以达到控制不同部位温度的目的，但是对于大功率高压气体放电灯来 说，冷却效果不佳，同时因为冷却过程中需要更大流量的冷却气体，容易引起额外的噪声振 动问题。对于聚光器的设计，特别是聚光器的冷却方法设计，如在专利US20070025107A1 中，采用多组挠性的散热翅结构，以多点接触方式与聚光器的不规则外表面连接，首先将其 吸收的高压气体放电灯的热量传导至散热翅上，然后以水冷或气体冷却方式加以冷却，这 种冷却方式采用的挠性散热翅结构制造工艺复杂，且热传导接触面积不容易保证，从而增 大热阻，降低散热效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供高压气体放电灯的冷却装置和聚光器，结合高压 气体放电灯的冷却装置和聚光器，不但解决由于高压气体放电灯气体冷却过程中由于气体 流量过大所引起的噪声振动等对光源装置内零部件的影响，而且通过对聚光器件的冷却， 实现聚光器件的散热及温度控制。为解决上述技术问题，本专利技术的一个目的是提供一种高压放电灯的冷却装置，包 括半导体制冷器，位于所述高压气体放电灯的阴极，与所述阴极配合连接；所述半导体制 冷器与所述高压气体放电灯的阴极进行热交换，降低所述阴极部位的温度。所述冷却装置 还包括气流产生装置，用以产生冷却气流；导流装置，引导所述冷却气流至所述高压气体 放电灯的阳极和玻璃泡，所述冷却气流与所述高压气体放电灯的阳极和玻璃泡部分进行热 交换，将热气排出。进一步地，所述半导体制冷器包括半导体制冷环和热端散热器。所述半导体制冷 环至少由一系列环形排列串并混联布置的N型和P型半导体组成。所述半导体制冷环的冷 端与所述高压气体放电灯的阴极配合连接，所述半导体制冷环的热端与所述热端散热器配 合连接。所述热端散热器为水冷散热器。所述半导体制冷环还包括一系列环形布置的导 电金属片，连接所述N型半导体和P型半导体；热端陶瓷片和冷端陶瓷片，用于所述N型半 导体和P型半导体的绝缘。所述半导体制冷环的冷端与所述高压气体放电灯的阴极之间有 薄型导热垫片。所述半导体制冷环的热端与所述热端散热器之间有薄型导热垫片。所述热 端陶瓷片分成沿所述半导体制冷环中心轴线环形对称分布并依次排列的第一热端陶瓷片、 第二热端陶瓷片和第三热端陶瓷片，所述第一热端陶瓷片与所述第二热端陶瓷片之间的空 隙、所述第二热端陶瓷片与所述第三热端陶瓷片之间的空隙以及所述第三热端陶瓷片与所 述第一热端陶瓷片之间的空隙均用耐热柔性材料填充连接。所述冷端陶瓷片分成沿所述半 导体制冷环中心轴线环形对称分布并依次排列的第一冷端陶瓷片、第二冷端陶瓷片和第三 冷端陶瓷片，所述第一冷端陶瓷片与所述第二冷端陶瓷片之间的空隙、所述第二冷端陶瓷 片与所述第三冷端陶瓷片之间的空隙以及所述第三冷端陶瓷片与所述第一冷端陶瓷片之 间的空隙均用耐热柔性材料填充连接。本专利技术的另外一个目的是提供一种具有冷却装置的聚光器，所述聚光器上相对所 述高压气体放电灯玻璃泡的一面有水冷散热器。所述水冷散热器由三个沿所述聚光器中心 轴线对称布置的第一水冷散热器、第二水冷散热器和第三水冷散热器组成。所述第一水冷 散热器与所述聚光器之间均有导热胶；所述第二水冷散热器与所述聚光器之间有导热胶； 所述第三水冷散热器与所述聚光器之间有导热胶。在本专利技术中，所述高压气体放电灯阳极及玻璃泡部分的热量通过冷却气体带走， 而所述高压气体放电灯阴极部分采用半导体制冷器的方式冷却。所述高压气体放电灯阴极 采用半导体制冷器制冷的方式，并且所采用的环形半导体制冷环的冷端陶瓷片和热端陶瓷 片之间通过柔性连接材料连接具有可防止破裂的结构，且半导体制冷器的热端用循环水冷 却，可降低冷却气体的流量，减少噪声振动等对光源装置内零部件的影响。在本专利技术中，采用水冷空冷结合冷却方式的聚光器件，其中水冷散热的方法采用 三个沿聚光器中心轴线对称布置的三个独立水冷散热器，三个水冷独立散热器之间用导热 胶粘接固定。导热胶除固定作用外，还可吸收聚光器件温度变化引起的变形，起到柔性连接 的作用，方便地实现聚光器件的散热及温度控制。附图说明图1本实施中照明光源装置剖视图及冷却系统原理图。图2本实施例中大功率照明光源装置气体冷却装置。图3高压气体放电灯半导体制冷端(阴极)的局部放大图。图4半导体制冷环轴测图(局部剖视)。图5半导体制冷环截面剖视图。图6半导体制冷环局部放大图。图7聚光器件冷却装置俯视图。100-高压气体放电灯200-聚光器件300-高压气体放电灯电极冷却组件400-高压气体放电灯阴极500-高压气体放电灯支撑臂600-光源装置固定板700-聚光器件冷却装置800-冷却气体900-高压气体放电灯阳极1000-风源装置2000-导流装置3000-进风口4000-出风口310-半导体制冷器热端散热器320-半导体制冷环710，720，730-聚光器件冷却面板具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步 的详细描述。本实施例中提供了一种用于投影曝光设备中的大功率照明光源装置，如图1所 示，该大功率照明光源包括一个大功率高压气体放电灯100，一个金属基体表面镀膜的聚光 器件200，以及高压气体放电灯100和聚光器件200的冷却装置。聚光器件200将高压气体 放电灯100发出光线的一部分反射并汇聚于一点从而得到大功率密度的光源，其余部分吸 收并转化为热。该高压气体放电灯100的冷却装置中，高压气体放电灯100的玻璃泡部分 使用冷却气体冷却，而靠近聚光器件200大口的电极(即高压气体放电灯100的阴极400) 用半导体制冷器冷却，靠近聚光器200小口的电极(即高压气体放电灯100的阳极900) 用冷却气体气冷却，此处提到的电极指高压气体放电灯用于连接控制电源的金属环或金属 销，该金属为镀镍黄铜，它只是本专利技术实施例的一种实现形式，其他有类似功能的电极均可 以使用。本实施例中，高压气体放电灯100的功率高达几千瓦，其中约一半以上为热功率。 高压气体放电灯阳极900和玻璃泡部分用冷却气体的方式进行冷却，如图2所示，其冷却方 式包括产生冷却气流的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高压气体放电灯的冷却装置，其特征在于，包括：半导体制冷器，位于所述高压气体放电灯的阴极，与所述阴极配合连接；所述半导体制冷器与所述高压气体放电灯的阴极进行热交换，降低所述阴极部位的温度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李维佳，李欣，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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