[發(fā)明專利]短弧型水銀燈

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310288845.0
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103545167A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 加藤雅規(guī);安田幸夫
• 申請（專利權）人: 優(yōu)志旺電機株式會社
• 主分類號: H01J61/16
• 分類號: H01J61/16;H01J61/04
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陸錦華;關兆輝

技術領域

本發(fā)明涉及一種短弧型水銀燈，特別涉及一種在發(fā)光管內(nèi)封入水銀和稀有氣體的短弧型水銀燈。

背景技術

通常，優(yōu)選使用封入水銀和稀有氣體的短弧型水銀燈作為半導體曝光、LCD曝光等用的光源。

日本特開2003-234083號公報（專利文獻1）公開了上述短弧型水銀燈的一個例子，記載如下：作為稀有氣體，分別封入氬、氪、氙而構成。

根據(jù)該文獻，啟示如下：在分別以相同的壓力封入這些稀有氣體的燈中，在以同樣的條件點燈的情況下，封入氬的燈得到最高的放射光照度。

簡單地說，像這樣放射光照度根據(jù)稀有氣體的種類而改變的原因是因為氣體的導熱率所導致的區(qū)別，導熱率高的氣體能夠使汞弧收縮，因此電弧變細，由此電流密度變高，得到更高亮度的光源。該導熱率以氬＞氪＞氙的順序提高，因此，照射面的放射光照度也以該順序提高。

參照圖7的電弧的示意圖，若比較封入氬氣的燈（A）的電弧和封入氪氣的燈（B）的電弧的大小，則在封入氬氣的燈（A）中，在從陰極到陽極之間，電弧向陽極稍微變寬，但是其寬度（直徑）受到壓縮，電弧以向陽極的前端面的中心收縮的方式受到擠壓。與之相對，在封入氪的燈（B）中，從陰極前端形成的電弧向陽極連續(xù)地變寬，在陽極的前端面的幾乎全部區(qū)域、在更寬的范圍內(nèi)接受電弧。

從這樣的觀點來看，以往，一般是在短弧型水銀燈中封入氬從而能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度。

但是，在封入氬的短弧型水銀燈中，特別是在以0.25MPa以上的靜壓封入氬的燈中，一旦點燈時間經(jīng)過例如1500小時的預定時間，則有時放射光照度維持率急劇降低。

本申請發(fā)明人專心驗證該燈的放射光照度急劇降低的原因，明確了如燈電流在150A以下點燈，則沒有問題，但是如其達到例如180A以上，則明顯發(fā)生。

而且，如圖8所示，確認了發(fā)生放射光照度維持率降低的燈在陽極的前端面形成有凹凸Ｘ。考慮其原因為，通過氬氣擠壓電弧，從而電弧集中在陽極前端面的局部而電流密度變高，前端面過熱而產(chǎn)生熱應力，從而發(fā)生變形。

如果在陽極的前端發(fā)生變形，則電弧集中在變形的部分而進一步過熱，作為陽極材料的鎢蒸發(fā)而附著于發(fā)光管，進一步黑化。人們認為，經(jīng)過一定時間后，這樣的一系列的現(xiàn)象急速進行，從而放射光照度急劇降低。

這樣的現(xiàn)象在封入除氬以外的氪、氙的燈中未觀測到。

即，如果僅把重點放在延長燈的壽命上，則使用比氬導熱率更低的稀有氣體例如氪，則能夠解決該問題。

但是如果這樣的話，如上所述，不能像氬那樣將電弧擠壓得很細，因此會產(chǎn)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這樣其他的問題。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-234083號公報

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術的問題點，提供一種短弧型水銀燈，在發(fā)光管內(nèi)封入水銀及稀有氣體的短弧型水銀燈中，封入氪作為稀有氣體也得到與封入氬時同樣的初期放射光照度，并且長時間點燈也能夠抑制放射光照度急劇降低而長期確保高水平的放射光照度維持率。

為了解決上述課題，在本發(fā)明中提供一種短弧型水銀燈，在發(fā)光管內(nèi)相對配置有陰極和陽極，并且在該發(fā)光管內(nèi)封入水銀及稀有氣體，其中，封入氪作為稀有氣體，在上述陽極的前端側(cè)形成有錐部，并且在上述陽極的前端形成有平坦的前端面，上述陽極前端面的半徑設為r（mm），在上述陽極的軸向橫截面中，電極軸心和錐面所成的角度設為θ（°），上述陰極和上述陽極間的分隔距離設為d₀（mm），此時，滿足1-r/（d_o×tanθ）≥0.66。

根據(jù)本發(fā)明，在封入氪作為稀有氣體的短弧型水銀燈中，由于氪比氬導熱率低所以電弧變寬，不能得到高電流密度，但是在陽極前端面的半徑設為r（mm）、上述陽極的軸向橫截面中電極軸心和錐面所成的角度設為θ（°）、陰極和陽極間的分隔距離設為d₀（mm）時，陽極的前端部形狀以及陽極和陰極的極間關系滿足1-r/（d_o×tanθ）≥0.66，從而不擠壓電弧也能夠增大放射光的射出量，能夠得到與封入氬的燈同等以上的初期放射光照度。

并且，通過封入氪作為稀有氣體，與封入氬的短弧型水銀燈相比較，電弧被擠壓而電流密度變高這樣的作用變小，因此利用這樣的電弧不被擠壓這樣的作用，延緩電弧集中在陽極前端，抑制作為陽極材料的鎢的蒸發(fā)，從而能夠防止放射光照度急劇降低。