放电灯的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及短弧型放电灯，尤其涉及放电灯的密封结构。
【背景技术】
[0002] 在短弧型放电灯中，在封入了电极的发光管的两端一体地形成有玻璃制的密封 管，在密封管内，借助筒状玻璃管保持有支撑电极的电极支撑棒。在基于金属箱的密封结构 中，借助热使密封管的直径缩小，使密封管熔敷于玻璃管。由此，金属箱被密封，发光管内成 为气密状态。
[0003] 在半导体、液晶制造领域中，为了提高生产效率，短弧型放电灯的大功率化得到了 发展。因此，对于额定功率大的放电灯，使金属环固定于电极支撑棒，使多个金属箱熔敷于 金属环。由此，经由金属箱、金属环、电极支撑棒供给电力（例如参照专利文献1)。
[0004] 在灯点亮中，当由于金属环和密封管的热膨胀率之差而在金属环附近产生裂纹 时，高温状态的金属环与外部气体接触而氧化，导致金属箱熔断。或者有可能由于裂纹的发 展而使发光管破裂。为了防止裂纹的产生，公知有将密封管形成为双层结构的构造，在金属 环和金属箱中流过的电流的电流密度不超过极限值的范围内，确定密封管的厚度（参照专 利文献2)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2007 - 115414号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2007 - 095328号公报
【发明内容】
[0009] 发明所要解决的课题
[0010] 在放电灯中，为了实现精密的曝光，有时使封入水银量极少，由此，得到峰值半幅 值宽度变小且峰值波长附近显著的光谱分布特性。在封入水银量少的这种放电灯中，在低 电压下发光，成为稳定点亮状态。其结果是，在大功率（3kW以上）的放电灯中，在灯点亮时 流过的电流成为高电流值（例如130A以上）。
[0011] 由于在金属箱、金属环中流过的电流值变高而产生更多的热，特别是，在金属环及 金属箱与密封管之间的接触面上，向密封管作用较大的热应力。但是，在密封部外径小的短 弧型放电灯等的情况下，密封管难以采用双层结构，并且金属箱的厚度也受限制。因此，无 法充分防止在金属环附近产生裂纹。
[0012] 因此，对于高输出、大电流型的短弧型放电灯（特别是单层密封管结构的情况）， 要求在灯点亮中抑制密封管产生裂纹。
[0013] 用于解决课题的手段
[0014] 本发明的放电灯具有：电极支撑棒，其设置于与发光管一体地形成的密封管内，对 所述发光管内的电极进行支撑；电连接棒，其与外部电源电连接；玻璃部件，其插入有所述 电极支撑棒和所述电连接棒，并熔敷于所述密封管；多个带状金属箱，它们沿着所述玻璃部 件的外表面延伸；以及一对环状部件，它们将所述带状金属箱与所述电极支撑棒及所述电 连接棒电连接。
[0015] 环状部件为导电性部件即可，例如能够由金属环等构成，多个金属箱与环外表面 连接。玻璃部件能够构成为在两端形成有轴孔的筒状玻璃。
[0016] 在本发明中，额定功率为3kW以上，稳定点亮中的电流值为130A以上，所述发光管 内的封入水银量为7mg/ CC以下，以满足以下式子的方式确定所述带状金属箱的厚度。
[0017] σ = 7· 54X 105T - 6X107
[0018] T=L 92(I/nwd)+98. 9
[0019] σ ^ I. 20 X IO8
[0020] 其中，σ (Pa)为从所述环状部件的外表面向所述密封管的内表面作用的热应力， T(°C)为所述密封管的外表面温度，I (A)为稳定点亮中的电流值，η为所述带状金属箱的片 数，w(mm)为所述带状金属箱的宽度，d(mm)为所述带状金属箱的厚度。
[0021] 另外，可以设一对环状部件双方的热应力为σ、外表面温度为T，或者也可以对一 个环状部件进行限定。只要在容易产生由大电流引起的裂纹的密封管与环状部件连接的连 接部处确定即可。
[0022] 在本发明中发现：在额定功率大、在低电压下点亮并且密封管外径小的放电灯等 中，在灯点亮中由金属箱产生的热影响到作用于密封管内表面与金属环等导电性环状部件 外表面之间的接触面的热应力，将金属箱的厚度确定为特有的厚度，使得即便金属箱流过 大电流也不会产生裂纹。通过应用具有至今为止认为是不必要的厚度的金属箱，能够实现 耐久性优越的放电灯。
[0023] 针对密封管外径比较小的短型放电灯，能够有效地抑制裂纹的产生，能够应用于 密封管满足以下式子的放电灯。
[0024] I/L 彡 5
[0025] 若密封管的外表面温度过低，则密封管与发光管的温度差变大，由此产生热变形。 另一方面，若外表面温度过高，则灯头部与密封管的温度差变大，由此产生热变形。因此，以 满足以下式子的方式确定灯稳定点亮中的所述密封管的外表面温度即可。
[0026] 150 ^ T ^ 800
[0027] 本发明的另一方式中的放电灯具有：电极支撑棒，其设置于与发光管一体地形成 的密封管内，对所述发光管内的电极进行支撑；电连接棒，其与外部电源电连接；玻璃部 件，其插入有所述电极支撑棒和所述电连接棒，并熔敷于所述密封管；多个带状金属箱，它 们沿着所述玻璃部件的外表面延伸；以及环状部件，其将所述带状金属箱与所述电连接棒 电连接，以满足以下式子的方式确定所述带状金属箱的厚度。
[0028] σ^Ι. 20 X IO8
[0029] 其中，σ (Pa)为从所述环状部件的外表面向所述密封管的内表面作用的热应力。
[0030] 发明效果
[0031] 根据本发明，能够得到具有可靠性高的密封结构的放电灯，该密封结构在点亮中 防止在密封管内产生裂纹。
【附图说明】
[0032] 图1是作为本实施方式的短弧型放电灯的概略剖视图。
[0033] 图2是阴极侦赔封管的概略剖视图。
[0034] 图3是示出密封管外表面温度与热应力之间的关系的图表。
[0035] 图4是示出在金属箱中流过的电流的电流密度与密封管外表面温度之间的关系 的图表。
【具体实施方式】
[0036] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0037] 图1是作为本实施方式的短弧型放电灯的概略剖视图。
[0038] 短弧型放电灯10是使阳极14和阴极16在由石英玻璃构成的球状发光管12内相 对配置的灯，石英玻璃的密封管20、60以相对的方式一体地形成于发光管12的两端。密封 管20、60的两端被灯头80A、80B封闭。
[0039] 在密封管20、60的内部，分别封入有部件（以下称为安装部件）18A、18B，所述部件 18A、18B支撑阳极14和阴极16,并且对发光管12内的放电空间11进行密封。在放电空间 11中密封有水银和稀有气体。
[0040] 短弧型放电灯10是额定功率3kW以上的高输出放电灯，另一方面，密封管外径比 较小，并且为了形成具有峰值波长附近显著的光谱分布特性的照明光，将发行管内的水银 封入量确定为7mg/cc以下。因此，稳定点亮时的电压值低，相反电流值大，电流值达到130A 以上。
[0041] 图2是阴极侧密封管的概略剖视图。另外，阳极侧密封管也同样地构成。
[0042] 如图2所示，在封入有安装部件18B的密封管60内部设置有支撑阴极16的电极 支撑棒17B，电极支撑棒17B沿轴向配设。电极支撑棒17B贯插在形成于圆筒状的厚壁玻璃 管22 (以下称为电极侧玻璃管）的轴孔中，并且由电极侧玻璃管22保持。
[0043] 电极支撑棒17B未延伸至密封管60的端部，而是隔着规定的间隔与金属制的导棒 (电连接棒）19B同轴地相对配置。电极支撑棒17B和导棒19B插入于设在厚壁的筒状玻 璃部件（以下称为外侧玻璃部件）26的两端的插入孔中，外侧玻璃部件26保持电极支撑棒 17B和导棒19B。导棒19B与外部的导线（未图示）连接，该导线与电源部（未图示）相连。
[0044] 在外侧玻璃部件26的两端分别贴紧配置有金属环（环状部件）23、25,电极支撑 棒17B和导棒19B被插入并焊接于金属环23、25的轴孔。靠近发光管12的金属环（以下 称为内侧金属环）23与电极侧玻璃管22抵接，另一金属环（以下称为外侧金属环）25与厚 壁的固定玻璃管28抵接，该厚壁的固定玻璃管28供该导棒19B轴向贯插并对其进行保持。
[0045] 在内侧金属环23和外侧金属环25之间，多个带状金属箱27沿着外侧玻璃部件26 的外表面在轴向上延伸，且沿着周向以等间隔被配置。并且，多个带状金属箱27各自的两 端焊接于内侧金属环23和外侧金属环25的圆周面。外侧金属环25使导棒19B与带状金 属箱27电连接，内侧金属环23使带状金属箱27与电极支撑棒22电连接，由此，从与电源 部电连接的导棒19B向阴极16供给电力。
[0046] 密封工序时，密封管60被煤气燃烧器等加热而直径缩小，从而熔敷于电极侧玻璃 管22、外侧玻璃部件26、固定玻璃管28。由此，密封管60内部被密封，包含电极侧玻璃管 22、内侧金属环23、外侧金属环25、外侧玻璃部件26以及固定玻璃管28在内的安装部件 18B被固定成不在轴向上移动。
[0047] 下面，采用图3、4对本实施方式的密封结构进行说明。
[0048] 图3是示出密封管外表面温度与热应力之间的关系的图表。图4是示出在金属箱 中流过的电流的电流密度与密封管外表面温度之间的关系的图表。
[0049] 在灯点亮时，金属和玻璃的热膨胀率不同，因此在金属箱27与密封管60、以及外 侧金属环25与密封管60的接触面/熔敷面上产生热应力。在内侧金属环23、金属箱27与 密封管60之间也同样地产生热应力。