短弧型水银灯制造技术

提供一种短弧型水银灯，在发光管内相对配置有阴极和阳极，并且在该发光管内封入水银及稀有气体，其中，即使在封入氪作为稀有气体的情况下，也得到与封入氩的灯同等以上的初期放射光照度，并且即使经过预定时间后放射光照度也不会急剧降低，与封入氩的灯相比规格寿命非常长。上述阳极前端侧的锥部的前端面的半径设为r（mm），上述阳极的电极轴心和锥面所成的角度设为θ（°），极间距离设为d0（mm），此时，满足1-r/（do×tanθ）≥0.66。

Short arc type mercury lamp

Provide a short arc type mercury lamp, in the light tube disposed oppositely to the cathode and the anode, and the luminous tube is sealed in mercury and rare gases, even in the rare gas krypton as sealed case has been sealed and argon lamp above the light radiation early, and even after after a predetermined time radiation illuminance is not drastically reduced, compared with the sealed argon lamp specifications life is very long. The front end of the front side of the anode cone radius is R (mm), the anode electrode axis and cone angles for theta (degrees), the distance between electrodes is d0 (mm), at the same time, meet 1-r/ (do * Tan theta = 0.66).

【技术实现步骤摘要】
短弧型水银灯
本专利技术涉及一种短弧型水银灯，特别涉及一种在发光管内封入水银和稀有气体的短弧型水银灯。
技术介绍
通常，优选使用封入水银和稀有气体的短弧型水银灯作为半导体曝光、LCD曝光等用的光源。日本特开2003-234083号公报（专利文献1）公开了上述短弧型水银灯的一个例子，记载如下：作为稀有气体，分别封入氩、氪、氙而构成。根据该文献，启示如下：在分别以相同的压力封入这些稀有气体的灯中，在以同样的条件点灯的情况下，封入氩的灯得到最高的放射光照度。简单地说，像这样放射光照度根据稀有气体的种类而改变的原因是因为气体的导热率所导致的区别，导热率高的气体能够使汞弧收缩，因此电弧变细，由此电流密度变高，得到更高亮度的光源。该导热率以氩＞氪＞氙的顺序提高，因此，照射面的放射光照度也以该顺序提高。参照图7的电弧的示意图，若比较封入氩气的灯（A）的电弧和封入氪气的灯（B）的电弧的大小，则在封入氩气的灯（A）中，在从阴极到阳极之间，电弧向阳极稍微变宽，但是其宽度（直径）受到压缩，电弧以向阳极的前端面的中心收缩的方式受到挤压。与之相对，在封入氪的灯（B）中，从阴极前端形成的电弧向阳极连续地变宽，在阳极的前端面的几乎全部区域、在更宽的范围内接受电弧。从这样的观点来看，以往，一般是在短弧型水银灯中封入氩从而能够实现高亮度。但是，在封入氩的短弧型水银灯中，特别是在以0.25MPa以上的静压封入氩的灯中，一旦点灯时间经过例如1500小时的预定时间，则有时放射光照度维持率急剧降低。本申请专利技术人专心验证该灯的放射光照度急剧降低的原因，明确了如灯电流在150A以下点灯，则没有问题，但是如其达到例如180A以上，则明显发生。而且，如图8所示，确认了发生放射光照度维持率降低的灯在阳极的前端面形成有凹凸Ｘ。考虑其原因为，通过氩气挤压电弧，从而电弧集中在阳极前端面的局部而电流密度变高，前端面过热而产生热应力，从而发生变形。如果在阳极的前端发生变形，则电弧集中在变形的部分而进一步过热，作为阳极材料的钨蒸发而附着于发光管，进一步黑化。人们认为，经过一定时间后，这样的一系列的现象急速进行，从而放射光照度急剧降低。这样的现象在封入除氩以外的氪、氙的灯中未观测到。即，如果仅把重点放在延长灯的寿命上，则使用比氩导热率更低的稀有气体例如氪，则能够解决该问题。但是如果这样的话，如上所述，不能像氩那样将电弧挤压得很细，因此会产生在照射面上得不到高放射光照度、得不到必要的初期放射光照度这样其他的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-234083号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于上述现有技术的问题点，提供一种短弧型水银灯，在发光管内封入水银及稀有气体的短弧型水银灯中，封入氪作为稀有气体也得到与封入氩时同样的初期放射光照度，并且长时间点灯也能够抑制放射光照度急剧降低而长期确保高水平的放射光照度维持率。为了解决上述课题，在本专利技术中提供一种短弧型水银灯，在发光管内相对配置有阴极和阳极，并且在该发光管内封入水银及稀有气体，其中，封入氪作为稀有气体，在上述阳极的前端侧形成有锥部，并且在上述阳极的前端形成有平坦的前端面，上述阳极前端面的半径设为r（mm），在上述阳极的轴向横截面中，电极轴心和锥面所成的角度设为θ（°），上述阴极和上述阳极间的分隔距离设为d0（mm），此时，满足1-r/（do×tanθ）≥0.66。根据本专利技术，在封入氪作为稀有气体的短弧型水银灯中，由于氪比氩导热率低所以电弧变宽，不能得到高电流密度，但是在阳极前端面的半径设为r（mm）、上述阳极的轴向横截面中电极轴心和锥面所成的角度设为θ（°）、阴极和阳极间的分隔距离设为d0（mm）时，阳极的前端部形状以及阳极和阴极的极间关系满足1-r/（do×tanθ）≥0.66，从而不挤压电弧也能够增大放射光的射出量，能够得到与封入氩的灯同等以上的初期放射光照度。并且，通过封入氪作为稀有气体，与封入氩的短弧型水银灯相比较，电弧被挤压而电流密度变高这样的作用变小，因此利用这样的电弧不被挤压这样的作用，延缓电弧集中在阳极前端，抑制作为阳极材料的钨的蒸发，从而能够防止放射光照度急剧降低。由此，根据本专利技术，通过封入氪作为稀有气体，能够得到与封入氩同等以上的高初期放射光照度，并且使阳极形状变成预定的形状，从而能够使放射光照度维持率不急剧降低，得到较长的使用寿命的灯。附图说明图1是本专利技术的短弧型水银灯的整体结构图。图2是表示阳极和阴极的局部放大图。图3是表示扩大阳极的锥角的形态的图。图4是表示缩小阳极的前端部的直径的形态的图。图5是对改变电极形状及所封入的气体而制成的灯1～灯9的初期放射光照度及放射光照度维持率的结果进行总结并表示的表格。图6是表示本专利技术灯和比较例灯的放射光照度维持率的图表。图7是示意性地表示封入氩的灯的电弧的大小和封入氪的灯的电弧的大小的图。图8是示意性地表示现有技术的封入氩的短弧型水银灯的阳极前端的变形形状的图。具体实施方式图1是表示本专利技术所涉及的短弧型水银灯整体的图。短弧型水银灯1具有由例如石英玻璃等透光性材料构成的发光管2，该发光管2包括：发光部3，具有在中央部形成的凸出形状；和从该发光部3的两端分别向外方延伸的圆筒状的密封部4、4。并且在密封部4、4的端部连接有灯头5、5。而且，在上述发光管2的内部封入水银及氪，并且相对配置一对阴极6和阳极7，该阴极6和阳极7均将钨作为主成分而构成，在发光部3的中央以预定距离分隔而相对配置。以例如0.8～5.0（mg/cm3）的比例封入水银，作为用于放射紫外线的发光物质。而且，在本专利技术中，选择氪（Kr）作为封入的稀有气体，优选封入0.25MPa（2.5atm）以上的氪。从所述短弧型水银灯放射的光与捕捉放射光的凹面状的反射镜一起构成为光源装置，从而将放射光向预定的光学系统聚光。可是，如使用图7进行说明的那样，相对于封入氩的现有的短弧型水银灯，在仅将稀有气体置换为氪的情况下，电弧变宽。由此，在装入上述那样的光学系统的情况下，在使用反射镜将来自灯的光聚光时，在镜的焦点位置汇聚的放射量降低，理论上灯的效率降低。但是，在本专利技术中，通过使阳极前端部的形状满足预定的必要条件，可使现有的由于阳极而被遮挡、不能利用的光射出，补偿由于将氪作为封入气体而使电弧变宽的部分放射量的降低，从而能够实质上以与现有技术所述的封入氩的短弧型水银灯相比不逊色的效率利用放射光。可是，在这种短弧型水银灯中，阴极的前端部的前端面为了得到高电流密度、高亮度，使用比阳极充分小的直径，并且，前端的锥角与阳极相比也小40～70°。由此，即使改变阴极形状，对于大幅提高利用效率来说贡献很小。因此，在本专利技术中，着眼于阳极形状而寻求提高光的利用效率。以下，对本专利技术所述的阳极的形状详细地进行说明。图2是放大短弧型水银灯的阴极6和阳极7并表示的说明图。在该灯中，阳极7在其前端侧形成有锥面7b，并且在该锥面7b的前端即阳极7的前端形成有平坦的前端面7a，该前端面7a与阴极6相对配置。然后，上述一对阴极6和阳极7的分隔距离，即极间距离d0在这种短弧型水银灯中由灯输入等规格规定，在相同规格的灯的情况下该极间距离d0（mm）恒定。因此，可在阳极7的尺寸上改变的结构为阳极前端面7a的大小，即半径r（mm）、和在轴向横截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短弧型水银灯，在发光管内相对配置有阴极和阳极，并且在该发光管内封入水银及稀有气体，其特征在于，封入氪作为稀有气体，上述阳极在前端侧形成有锥部，并且在上述阳极的前端形成有平坦的前端面，上述阳极前端面的半径设为r，单位mm，在上述阳极的轴向横截面中，电极轴心和锥面所成的角度设为θ°，上述阴极和上述阳极间的分隔距离设为d0，单位mm，此时，满足1?r/（do×tanθ）≥0.66。

【技术特征摘要】
2012.07.10 JP 2012-1542081.一种短弧型水银灯，在发光管内相对配置有阴极和阳极，并且在该发光管内封入水银及稀有气体，且封入0.8～5.0mg/cm3的水银，其特征在于，封入0.25MPa以上的氪作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤雅规，安田幸夫，
申请(专利权)人：优志旺电机株式会社，
类型：发明
国别省市：