TWI451470B - 短弧型放電燈之密封部構造 - Google Patents

Description

短弧型放電燈之密封部構造 發明領域

本發明係有關於一種短弧放電型燈之密封部構造，特別是有關於一種在半導體或液晶之製造領域等使用之短弧型放電燈之密封管內之構造。

發明背景

為提高半導體或液晶之製造領域之生產效率，發展短弧型放電燈之大電力化。因此，有製造燈時，對金屬箔施加極大之應力，密封部破損等問題。其對策係令密封部為雙重密封構造為有效。在雙重密封構造，由於製造燈時，不對金屬箔施加極大之應力，故可解決金屬箔破裂之弊端。又，即使電極大型，非常重，仍可將零件正確熔接於密封管，密封部之機械強度提高，減少燈製造時或輸送時之破損之危險性。以下，說明短弧型放電燈之雙重密封構造之習知技術。

一面參照第7圖及第8圖，一面說明本案申請人在專利文獻1提出之習知雙重密封構造之短弧型放電燈。第7圖係習知雙重密封構造之短弧型放電燈之截面圖。如第7圖所示，有形成放電空間之發光管1。一對電極(陽極2、陰極3) 相對配置於發光管1內。放電空間S係封入水銀及稀有氣體，產生放電之空間。頭粗內部玻璃管236係於放電空間側擴大外徑之內部玻璃管。

第8圖係短弧型放電燈之密封部之截面圖。在第8圖，電極支撐棒4係支撐陽極之金屬構件。導棒5係用以供給電力之導電性構件。外側密封管11係發光管之延長之圓筒狀部份。內部密封管12係用以密封成氣密之圓筒狀玻璃構件，為外徑較外部內側密封管大之內側密封管。外部密封管13係用以密封成氣密之圓筒狀玻璃構件，為外徑小於內部內側密封管之內側密封管。玻璃棒18係在構造上連結導棒5與電極支撐棒4之玻璃構件。頭粗內部玻璃管236為於放電空間側外徑擴大之內部玻璃管，係保持電極支撐棒4之構件。小徑部237係頭粗內部玻璃管之徑小之部份。大徑部238係頭粗內部玻璃管之徑大之部份。

傾斜部239係頭粗內部玻璃管之大徑部與小徑部間之部份。外部玻璃管7係保持導棒5之玻璃構件。金屬箔8係界在玻璃棒18與外部密封管13間，將內部金屬環與外部金屬環電連接之金屬製構件。固定環9係抑制外部密封管13在軸方向之移動之石英製構件。內部金屬環14係將電極支撐棒4與金屬箔8電連接之金屬製構件。外部金屬環15係將導棒5與金屬箔8電連接之金屬製構件。熔接端部224係頭粗內部玻璃管與外側密封管之熔接部之放電空間側之圓周狀終 端。熔接端徑D1係頭粗內部玻璃管之放電空間側之熔接端之徑。

於連接於發光管1之外側密封管11內部，至頭粗內部玻璃管236之傾斜部239附近為止，存在內部密封管12。內部密封管12不露出至放電空間S。因此，為裂紋之發生要因之部份較習知之雙重密封構造少，可靠度提高，熔接狀態之檢查時間亦可縮短。

如上述，在習知之雙重密封構造，令短弧型放電燈之密封部構造為使用具有小徑部及大徑部之頭粗內部玻璃管，構成安裝零件，使內側密封管之放電空間側之端部對準頭粗內部玻璃管之小徑部與大徑部間，熔接頭粗內部玻璃管及外側密封管，而使內側密封管之放電空間側之端部不露出至放電空間之結構，故可提高雙重密封構造之可靠度及製造效率。

又，為縮短短弧型放電燈亮燈時之上升時間，而致力於縮小密封部之熱容量。專利文獻2揭示之「短弧型水銀燈」係具有良好之上升特性之大型水銀燈。由一對電極相對配置，封入有水銀及稀有氣體之發光部及形成於其兩端之密封部構成。發光部由主發光空間部、形成於此主發光空間部之密封部側之根空間部構成，主發光空間部之內容積與根空間部之內容積之比率為0.01~0.09。

【專利文獻1】日本專利公開公報2007-157513號

【專利文獻2】日本專利公開公報2007-128755號

發明揭示

然而，在習知之雙重密封構造中，有因熱應力集中於密封部，易破裂之問題及至穩定亮度為止之上升時間增長之問題。

應力集中於密封部而破裂之理由如下。短弧型放電燈根據對應於其燈電流之金屬箔片數，決定內部金屬環之外徑。由於習知之雙重密封構造於頭粗內部玻璃管之放電空間側設置大徑部，故露出至放電空間之熔接端徑D1大於習知之一重密封構造。當熔接端徑D1增大時，因應力集中於熔接端部224，產生微小之裂紋，故有成為燈亮燈時之破裂之起點之情形。

至穩定亮燈為止之時間增長之理由如下。短弧型放電燈之從放電開始至上升至稱為穩定亮燈狀態之額定燈電壓之時間(上升時間)宜短。在習知之雙重密封構造，由於頭粗內部玻璃管之放電空間側有大徑部，故放電空間側之頭粗內部玻璃管236之熱容量大於一重管密封構造。因此，頭粗內部玻璃管236附近成為最冷部，不易升溫，水銀難以蒸 發，對放電無助益，故上升至穩定亮燈之放電電壓耗費時間，而無法迅速移轉至穩定亮燈。

本發明之目的係解決上述習知問題，提高短弧型放電燈之雙重密封構造之可靠度，且可縮短時間。

為解決上述課題，本發明係雙重密封構造之短弧型放電燈之密封部構造，其包含有玻璃製發光管、連接於前述發光管之玻璃製外側密封管、與前述外側密封管之內側熔接成同軸狀之內側密封管、封閉在前述發光管內之一對電極、支撐前述電極之金屬製電極支撐棒、電連接於前述電極之內部金屬環、將電力供給至前述電極之導棒、電連接於前述導棒之外部金屬環、電連接於前述內部金屬環及前述外部金屬環之複數片金屬箔、支撐前述導棒之外部玻璃管、支撐前述導棒、前述內部金屬環、前述外部金屬環、前述電極支撐棒及前述金屬箔之玻璃棒、支撐前述電極支撐棒之內部玻璃管；內部玻璃管之結構係具有徑大於前述內部金屬環之大徑部，於發光管側具有徑小於前述大徑部之小徑部。前述大徑部係從接觸前述內部金屬環之部份至前述小徑部之部份。前述內部玻璃管從前述大徑部至接觸前述內部金屬環之部份具有外徑與前述內部金屬環約略相等之基徑部。前述大徑部之軸方向截面為山形。

如上述構成，藉使雙重密封構造之短弧型放電燈之熔接端部之徑小至與一重密封構造相同程度，可減輕為破裂原因之應力集中，可提高可靠度，亦可縮短熔接端部之熔接狀態之檢查時間。再者，放電空間側之熱容量即使為雙重密封構造亦可縮小至與一重密封構造相同之程度，故亮度上升加速。又，即使將強度必要之密封部外徑增大，套圈之外徑不增大，亦可防止套圈之過熱。又，由於可將雙重密封管密封一次，故即使為雙重密封構造，亦為與一重密封同等之密封步驟，而可縮短作業時間。

用以實施發明之最佳形態

以下，參照第1圖~第6圖，就用以實施本發明之最佳形態詳細說明

【第1實施例】

本發明之第1實施例係使用於放電空間側具有小徑部之頭細內部玻璃管，構成安裝零件，使頭細內部密封管之放電空間側之端部對準頭細內部玻璃管之大徑部端面而密封之短弧型放電燈之密封構造。

第1圖係顯示本發明第1實施例之短弧型放電燈之密封部構造之全體截面圖。在第1圖中，發光管1係封入有水銀 之石英玻璃製管。陽極2係正側之電極。陰極3係負側之電極。放電空間S係封入水銀及稀有氣體，產生放電之空間。頭細內部玻璃管36係於放電空間側具有細徑部之內部玻璃管。

第2圖係顯示短弧型放電燈之密封部構造之部份截面圖。在第2圖中，電極支撐棒4係支撐陽極之金屬構件。導棒5係用以供給電力之導電性構件。金屬箔8係界在玻璃棒18與內部玻璃管6之間，將內部金屬環與外部金屬環電連接之金屬構件。固定環9係抑制內側密封管在軸方向之移動之石英製構件。外側密封管11係發光管之延長之圓筒狀部份。內部密封部12係用以密封成氣密之圓筒狀玻璃構件，係外徑較外部密封管大之內側密封管。外部密封管13係用以密封成氣密之圓筒狀玻璃構件，係外徑較內部內側密封管小之內側密封管。內部金屬環14係將電極支撐棒4及金屬箔8電連接之金屬製構件。外部玻璃管15係保持導棒5之玻璃構件。

內部端部16係內側密封管10之放電空間側之端部。外部端部17係內側密封管10之固定環側之端部。玻璃棒18係在構造上連結導棒與電極支撐棒4之玻璃構件。熔接端部24係頭細內部玻璃管與外側密封管之熔接部之放電空間側之圓筒狀終端。即，粗前端內部玻璃管236之放電空間側呈局部整平之形狀，熔接端部24厚度薄。外部金屬環25係將導棒與金屬箔電連接之金屬製構件。頭細內部玻璃管36係於 放電空間側具有細徑部之內部玻璃管，係保持電極支撐棒4之構件。小徑部37係頭細內部玻璃管之徑小之部份。大徑部38係頭細內部玻璃管之徑大之部份。大徑部端面39係內部金屬環側之大徑部之端面。密封管內徑D2係頭細內部玻璃管露出至放電空間之面之徑。

第3圖係顯示將短弧型放電燈之密封部構造之安裝零件***至內側密封管內之狀態之截面圖。在第3圖，固定環9係用以抑制外部密封管在軸方向之移動之環狀零件。熔接前之內部密封管22係以燃燒器等之熱縮徑而熔接前之內側密封管，與外部密封管比較，內徑相同，外徑較大之內側密封管。熔接前之外部密封管23係熔接前之外部密封管，係與內部密封管相較，內徑相同，外徑較小之內側密封管。內部端部26係熔接前之內部密封管之放電空間側之端部。外部端部27係與熔接前之外部密封管之放電空間相反之側之端部。安裝零件19係使用頭細內部玻璃管之安裝零件。

第4圖係顯示將短弧型放電燈之密封部構造之安裝零件***外側密封管中，配置於所期位置之狀態之截面圖。在第4圖中，熔接前之外側密封管21係以燃燒器等之熱縮徑而熔接前之外側密封管。

說明如以上構成之本發明第1實施例之短弧型放電燈之密封部構造及製造方法。首先，參照第1圖及第2圖，說 明短弧型放電燈之全體構造。短弧型放電燈具有中央部膨脹之發光管1，於發光管1內具有相對之一對陽極2及陰極3。再者，具有以從放電燈外部將電力供給至內部電極之一連串金屬性零件及保持該等之玻璃零件構成之安裝零件19。具體言之，安裝零件19以陽極2、電極支撐棒4、導棒5、玻璃棒18、頭細內部玻璃管36、外部玻璃管7、金屬箔8、內部金屬環14、外部金屬環15構成。

接著，一面參照第3圖，一面就安裝零件作說明。使用頭細內部玻璃管36，與習知同樣地製作頭細之安裝零件19。將所製作之頭細之安裝零件19***至熔接前之內部密封管22及熔接前之外部密封管23內，以固定環9阻止軸方向之移動。

如第3圖所示，熔接前之內部密封管22之內部端部26與頭細內部玻璃管36之大徑部端面39接觸而固定。大徑部端面39係發揮卡止內部密封管22之一端之停止器之功能者。熔接前之外部密封管23之外部端部27與固定環9接觸。因此，可以大徑部端面39及固定環9，抑制熔接前之內部密封管22及熔接前之外部密封管23在軸方向之移動。

接著，一面參照第4圖，一面就安裝零件之配置方法作說明。將保持有內部密封管22及外部密封管23之安裝零件19***至熔接前之外側密封管21中，將陽極2配置於放電空 間S內之所期位置。令外側密封管內(放電空間內)為負壓狀態，以燃燒器等加熱，將熔接前之外側密封管21、內部密封管22及外部密封管23縮徑，將外側密封管21、內部密封管22、外部密封管23、安裝零件19熔接。如此，可進行一次雙重密封構造之密封。就使用外徑不同之2種內側密封管之例作了說明，亦可依需要之強度，使用3種以上外徑不同之內側密封管，而簡單獲得具有所期強度及形狀之雙重密封構造。

與使用第7圖所示之習知頭粗內部玻璃管時之放電空間側之熔接端部之徑D1相較，如第1圖所示，當使用頭細內部玻璃管36時，可縮小熔接端部之徑D2，故可防止對頭細內部玻璃管之應力之集中。由於可作為與習知一重管密封構造相同之放電空間側之熔接端部24之徑，故可減少熔融端部之裂紋之產生。再者，由於可使放電空間側之內部玻璃管端面為小徑，故亮燈開始時之溫度上升加速，亮燈之上升加速。

如上述，在本發明之第1實施例中，令短弧型放電燈之密封部構造為使用於放電空間側具有小徑部之頭細內部玻璃管，構成安裝零件，使內部密封管之放電空間對準頭細內部玻璃管之大徑部端面而密封之結構，故可靠度提高，亮燈上升時間縮短。

【第2實施例】

本發明之第2實施例係使用於中間部形成有大徑部之中間粗內部玻璃管，構成安裝零件，使內部密封管之放電空間側之端部對準中間粗內部玻璃管之大徑部端面，將中間粗內部玻璃管及外側密封管熔接之短弧型放電燈之密封部構造。

第5圖係短弧型放電燈之密封部構造之部份截面圖。在第5圖中，內部端部16係內側密封管10之放電空間側之端部。外部端部17係內側密封管10之固定環側之端部。玻璃棒18係在構造上連結導棒與電極支撐棒4之玻璃構件。中間粗內部玻璃管136係保持電極支撐棒4之內部玻璃管。於中間粗內部玻璃管之放電空間側與內部金屬環側之中間部有軸方向截面形狀呈山形或梯形之大徑部(徑為D3)。大徑部宜位於內部玻璃管之軸方向之中心附近。小徑部137為頭細內部玻璃管之徑小之部份。大徑部138係頭細內部玻璃管之徑大之部份。基徑部140係與內部金屬環之徑相同之D4之徑之中間粗內部玻璃管之部份。在第5圖，由於具有金屬箔之厚度而描繪，故基徑部之徑看起來大於內部金屬環之徑，由於實際之金屬箔為薄箔，故基徑部之徑與內部金屬環之徑約略相等。大徑部端面139為內部金屬環側之大徑部之端面。熔接端部124為中間粗內部玻璃管與外側密封管之熔接部之放電空間側之圓周狀終端。與第1實施例相同之部份省略說明。

第6圖係顯示將短弧型放電燈之密封部構造之安裝零件***至內側密封管內之狀態之截面圖。在第6圖中，固定環9係用以抑制外部密封管在軸方向之移動之環狀零件。熔接前之內部密封管22係以燃燒器等之熱縮徑而熔接前之內側密封管，係與外部密封管比較，內徑相同，外徑較大之內側密封管。熔接前之外部密封管23為熔接前之外部密封管，與內部密封管比較，係內徑相同，外徑較小之內側密封管。內部端部26係熔接前之內部密封管之放電空間側之端部。外部端部27係與熔接前之外部密封管之放電空間相反之側之端部。安裝零件19係使用中間粗內部玻璃管之安裝零件。

說明如上述構成之本發明第2實施例之短弧型放電燈之密封部構造及製造方法。參照第6圖，就安裝零件作說明。使用中間粗內部玻璃管136，與習知同樣地製作中間粗之安裝零件119。將所製作之中間粗之安裝零件119***至熔接前之內部密封管22及熔接前之外部密封管23內，以固定環9阻止軸方向之移動。

如第5圖所示，熔接前之內部密封管22之內部端部26與中間粗內部玻璃管136之大徑部端面139接觸而固定。大徑部端面139係發揮卡止內部密封管22之一端之停止器功能者。熔接前之外部密封管23之外部端部27接觸固定環9。因 此，可以大徑部端面139及固定環9，抑制熔接前之內部密封管22及熔接前之外部密封管23在軸方向之移動。

與第1實施例同樣地，使用中間粗內部玻璃管136，將熔接端部之徑D2縮小至與習知一重管密封構造相同程度。因而，可縮小在中間粗內部玻璃管之應力之集中，而可減少熔接端部之裂紋。再者，由於可使放電空間側之中間粗內部玻璃管端面為小徑，故亮燈開始時之溫度上升加速，亮燈之上升加速。

於連接於發光管1之外側密封管11與安裝零件119間，至中間粗內部玻璃管136之大徑部端面139附近為止，存在內部密封管12。因此，在第1實施例中，將內部密封管之內部端面與頭細內部玻璃管之大徑部端面熔接，相對於此，在第2實施例，將內部密封管之內表面與中間粗內部玻璃管之基徑部之圓周外面熔接。是故，相較於第1實施例，第2實施例可較確實地將內部密封管與內部玻璃管熔接。因而，可減少內部金屬環附近之裂紋為原因之破裂的危險性，而可提高可靠度。

如上述，在本發明第2實施例中，由於將短弧型放電燈之密封部構造為使用具有放電空間側之小徑部、中間部之大徑部及內部金屬環側之基徑部之中間粗內部玻璃管，構成安裝零件，使內部密封管之放電空間側之端部對準中間 粗內部玻璃管之大徑部端面，將中間粗內部玻璃管及外側密封管熔接之結構，故可提高雙重密封構造之可靠度，提高亮燈上升特性。再者，由於可確實地進行內側密封管及內部玻璃管之熔接，故可提高對破裂之可靠度。

產業之可利用性

本發明之短弧放電型燈之密封部構造最適合作為在半導體或液晶之製造領域等使用之短弧型放電燈之密封部構造。

1‧‧‧發光管

2‧‧‧陽極

3‧‧‧陰極

4‧‧‧電極支撐棒

5‧‧‧導棒

7‧‧‧外部玻璃管

8‧‧‧金屬箔

9‧‧‧固定環

11‧‧‧外側密封管

12‧‧‧內部密封管

13‧‧‧外部密封管

14‧‧‧內部金屬環

15‧‧‧外部金屬環

16‧‧‧內部端部

17‧‧‧外部端部

18‧‧‧玻璃棒

19‧‧‧安裝零件

21‧‧‧外側密封管

22‧‧‧內部密封管

23‧‧‧外部密封管

24‧‧‧熔接端部

25‧‧‧外部金屬環

26‧‧‧內部端部

27‧‧‧外部端部

36‧‧‧頭細內部玻璃管

37‧‧‧小徑部

38‧‧‧大徑部

39‧‧‧大徑部端面

119‧‧‧中間粗安裝零件

124‧‧‧熔接端部

136‧‧‧中間粗內部玻璃管

137‧‧‧小徑部

138‧‧‧大徑部

139‧‧‧大徑部端面

140‧‧‧基徑部

224‧‧‧熔接端部

236‧‧‧頭細內部玻璃管

237‧‧‧小徑部

238‧‧‧大徑部

239‧‧‧傾斜部

D1‧‧‧熔接端徑

D2‧‧‧密封管內徑

D3‧‧‧徑

D4‧‧‧徑

S‧‧‧放電空間

第1圖係顯示本發明第1實施例之短弧型放電燈之密封部構造之全體截面圖。

第2圖係顯示本發明第1實施例之短弧型放電燈之密封部構造之部份截面圖。

第3圖係顯示將本發明第1實施例之短弧型放電燈之密封部構造之安裝零件***至內側密封管內之截面圖。

第4圖係顯示將本發明第1實施例之短弧型放電燈之密封部構造之安裝零件***至外側密封管中，配置於所期之位置之狀態的截面圖。

第5圖係顯示本發明第2實施例之短弧型放電燈之密封部構造之部份截面圖。

第6圖係顯示將本發明第2實施例之短弧型放電燈之密封部構造之安裝零件***至內側密封管內之狀態之截面圖。

第7圖係顯示具有習知雙重密封構造之短弧型放電燈 之構造之截面圖。

第8圖係具有習知雙重密封構造之短弧型放電燈之密封部之擴大截面圖。

1‧‧‧發光管

2‧‧‧陽極

4‧‧‧電極支撐棒

5‧‧‧導棒

8‧‧‧金屬箔

9‧‧‧固定環

11‧‧‧外側密封管

12‧‧‧內部密封管

13‧‧‧外部密封管

14‧‧‧內部金屬環

15‧‧‧外部金屬環

16‧‧‧內部端部

17‧‧‧外部端部

18‧‧‧玻璃棒

24‧‧‧熔接端部

25‧‧‧外部金屬環

36‧‧‧頭細內部玻璃管

37‧‧‧小徑部

38‧‧‧大徑部

39‧‧‧大徑部端面

D2‧‧‧密封管內徑

S‧‧‧放電空間

Claims (4)

1. 一種短弧型放電燈之密封部構造，係雙重密封構造者，包含有：玻璃製發光管；玻璃製外側密封管，係連接於前述發光管者；內側密封管，係與前述外側密封管之內側熔接成同軸狀者；一對電極，係封閉在前述發光管內者；金屬製電極支撐棒，係支撐前述電極者；內部金屬環，係電連接於前述電極者；導棒，係將電力供給至前述電極者；外部金屬環，係電連接於前述導棒者；複數片金屬箔，係電連接於前述內部金屬環與前述外部金屬環者；外部玻璃管，係支撐前述導棒者；玻璃棒，係支撐前述導棒、前述內部金屬環、前述外部金屬環、前述電極支撐棒及前述金屬箔者；及內部玻璃管，係支撐前述電極支撐棒者；前述內部玻璃管具有徑大於前述內部金屬環之大徑部，於發光管側具有徑小於前述大徑部之小徑部，且在前述內部玻璃管之放電空間側之熔接端之前述外側密封管的內徑比前述大徑部之徑小。
2. 如申請專利範圍第1項之短弧型放電燈之密封部構造，其中於前述大徑部之端面連接前述內側密封管之放電 空間側之端部而密封。
3. 如申請專利範圍第1項之短弧型放電燈之密封部構造，其中前述內部玻璃管於前述大徑部至接觸前述內部金屬環之部份具有外徑與前述內部金屬環約略相等之基徑部。
4. 如申請專利範圍第3項之短弧型放電燈之密封部構造，其中前述大徑部之軸方向截面為山形。