(57)【要約】【課題】  光源装置の放電灯を冷却する際に、膨大な量の冷却用気体を使用せずに理想的な冷却バランスを作成する。【解決手段】  発光部に連設される封止部と、この封止部に固定される口金12とを有する放電ランプと、口金12を冷却用気体により冷却する手段とを有し、口金12には複数の空気孔17を設け、口金12の円周面が異なるＡ、Ｂの２方向から冷却用気体により冷却されるように構成した光源装置において、複数の空気孔17は、円周方向において互いに対向しない位置関係にあり、複数の空気孔17の１つは冷却用気体の流入孔17-2とし、他の空気孔17-3は冷却用気体の流出孔とし、複数の空気孔17が形成されていない口金12の外周面を冷却用気体の吹付け面としたものである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部に連設される封止部と、該封止部に固定される口金とを有する放電ランプと、前記口金を冷却用気体により冷却する手段とを有し、
前記口金には複数の空気孔を設け、前記口金の円周面が２つの異なる方向から前記冷却用気体により冷却されるように構成した光源装置において、
前記複数の空気孔は、円周方向において互いに対向しない位置関係にあり、前記複数の空気孔の１つは冷却用気体の流入孔とし、他の空気孔は前記冷却用気体の流出孔とし、前記複数の空気孔が形成されていない前記口金の外周面を前記冷却用気体の吹付け面としたこと特徴とする光源装置。
【請求項２】
口金の吹付け面に吹付けられた冷却用気体は、前記口金の外周面から発光管の外周面へ伝搬させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体、液晶、あるいはプリント基板などのワークを光処理する光源装置に関し、特に、放電灯の口金部を適切に冷却して理想的な冷却バランスを実現する光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体、液晶、あるいはプリント基板などのワークを光処理する放電灯としては、例えば、図５に示すものがあった。この放電灯は、発光管２、陰極３、陽極４、第１内部リード５、第２内部リード６、第１ビーズ管７、第２ビーズ管８、第１石英ガラス棒９、第２石英ガラス棒10、第１口金11、および第２口金12を備えている。
【０００３】
発光管２は、石英ガラスにより略球状あるいは楕円球状に形成された発光部と、その両側に管状に形成された一対の封止部とを有する。発光部の内部では陰極３と陽極４が対向している。陰極３の後方には第１内部リード５が接続され、陽極４の後方には第２内部リード６が接続されている。第１内部リード５は第１ビーズ管７に挿通され、その後端は第１石英ガラス棒９内に挿入されている。同様に、第２内部リード６は第２ビーズ管８に挿通され、その後端は第２石英ガラス棒10内に挿入されている。
【０００４】
封止部の内、第１石英ガラス棒９を収納している部分の外側には第１口金11が固定され、第２石英ガラス棒10を収納している部分の外側には第２口金12が固定されている。
【０００５】
図６は、図５における陽極側の封止部、および口金の内部の構造を示す断面図である。この図５に示すように、第２石英ガラス棒10の一端（陽極側の端）には第２内部リード６が挿入されている。また、第２石英ガラス棒10の他端には電流導入用金属棒14の先端側が挿入されている。電流導入用金属棒14の後端側は接合部16を介して給電線15が接続されている。さらに、第２石英ガラス棒10の外周面には電流導入用金属箔（図示せず）が配置され、発光管２の内面に溶融密着されている。そして、前記接合部16を覆うように第２口金12が配設されている。以上、陽極側の封止部について説明したが、陰極側の構造も同様である。
【０００６】
このように封止された発光管２の内部には、水銀、およびアルゴンやキセノンなどの希ガスからなる放電媒体が封入され、高圧放電灯を構成している。
【０００７】
以上のように構成された放電灯における点灯中での理想的な冷却バランスについて説明する。まず発光部は、低温時の水銀の未蒸発や、高温時の破裂の危険性を回避するために、５００〜８００℃が理想である。また、封止部は電流導入用金属箔の熱膨脹による封止部クラックや前記金属箔の発光部側の剥がれの誘発を防止するために、４００℃以下が理想である。さらに、給電線15と電流導入用金属棒14との接合部16は、接合部16およびその周辺の酸化やそれに伴う電流導入用金属棒14の熱膨脹による封止部クラックの発生を防止するために、１００℃以下が理想である。そして、このような理想的な冷却バランスを作成するために、放電灯の口金に気体（空気、窒素ガスなど）を吹きつける方法が一般的に行われていた。
【特許文献１】特開２００１−２１６９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の冷却方法では理想的な冷却バランスが実現されていなかった。以下、この点について図７〜図１１に基づいて説明する。
【０００９】
図７は、空気孔のない口金に冷却用気体を吹きつけた場合を示す図である。この図７（ａ）は斜視図であり、図７（ｂ）は口金部分の水平断面である。図７に示すように、同一水平面内で９０°異なるＡ、Ｂの方向の冷却ノズルにより、空気孔のない口金12に対して冷却用気体を吹きつけた場合には、給電線15と電流導入用金属棒14との接合部16が適正温度内（１００℃以下）となるように冷却すると、冷却用気体の流量が膨大になり、発光部が冷却されすぎてしまい、水銀の未蒸発が発生してしまう。その理由は、図７（ａ）に示すように、口金12に衝突した冷却用気体が曲線Ｅ１、Ｆ１で示すように発光管２へ回り、発光管２の温度を低下させるからである。
【００１０】
図８に示すように、発光部において陰極側を第１発光部Ｒ、陽極側を第２発光部Ｓ、陰極側の封止部を第１封止部Ｑ、陽極側の封止部を第２封止部Ｔ、陰極側の接合部を第１接合部Ｐ、陽極側の接合部を第２接合部Ｕとし、同一水平面内で９０°異なるＣ、Ｄの方向の冷却ノズルにより第１口金11に冷却用気体を吹きつけ、前述したＡ、Ｂの方向の冷却ノズルにより第２口金12に冷却用気体を吹きつけた場合の各部の温度と前記冷却用気体（ここでは空気とした）の流量との関係の測定データを図９の特性曲線図に示す。なお、図８の第２発光部Ｓ、第２封止部Ｔ、第２接合部Ｕは、それぞれ図６におけるＳ、Ｔ、Ｕに対応する。すなわち、第２発光部Ｓ、第２封止部Ｔは発光管の表面上に存在し、第２接合部Ｕは接合部16自体である。第１発光部Ｒ、第１封止部Ｑ、第１接合部Ｐについても同様である。また、この測定は各ノズルから等量の冷却用気体を噴射するように調整されており、使用した放電灯の仕様は以下のとおりである。
電圧：約５０Ｖ、電流：約１００Ａ、電力：約５ｋＷ、発光部径：φ８２ｍｍ、水銀量：約３０ｍｇ／ｃｃ
【００１１】
図９の特性曲線図に示すように、第１接合部Ｐ、および第２接合部Ｕを１００℃以下に保つためには、毎分２５０リットル程度の膨大な冷却用気体が必要となる。そして、その場合、第２発光部Ｓの温度は４５０℃程度に下がってしまうことが判る。
【００１２】
これに対し、接合部を効率良く冷却するため、図１０に示すように、４個の空気孔（同一水平面上で互いに直交する２個の貫通孔）17-1〜17-4を形成した第２口金12-1を備えた放電灯も知られている。ここで、空気孔17-1を真っ直ぐに延長した位置に空気孔17-3があり、空気孔17-2を真っ直ぐに延長した位置に空気孔17-4がある。そして、空気孔17-1と空気孔17-3を結ぶ線分と、空気孔17-2と空気孔17-4とを結ぶ線分とは、互いに直交している。
【００１３】
しかし、図１０に示す冷却方法では、Ａ方向のノズルから噴射した冷却用気体は、Ｆ２に示すように空気孔17-1から空気孔17-3へと通り抜けてしまい、発光部および封止部へ回らない。Ｂ方向のノズルから噴射した冷却用気体についても同様にＥ２のように通り抜け、発光部および封止部へ回らない。このため、発光部と封止部とが充分に冷却されず高温となってしまった。その結果、発光部が高温となることによる放電灯の短寿命化と破裂の危険性の増加が避けられない。また、封止部が高温となることにより、電流導入用金属箔の熱膨脹に起因する封止部クラックや前記金属箔の剥がれを誘発してしまうおそれがあった。
【００１４】
図１０に示した放電灯の点灯中の各部の温度と冷却用気体の流量との関係の測定データを図１１の特性曲線図に示す。ここで、放電灯の仕様および各ノズルの流量の関係は図９のデータの測定時と同じである。
【００１５】
図１１の特性曲線図に示すように、第１、第２の接合部Ｐ、Ｕは常に適正温度である１００℃以下に維持されているが、第１、第２の発光部Ｒ、Ｓと第１、第２の封止部Ｑ、Ｔとをそれぞれの適正温度にするためには、毎分２５０リットル程度の膨大な冷却用気体が必要となってしまう。
【００１６】
また、実験データ上は、冷却用気体の流量を大きくすれば各部を適正温度にすることが可能であることを確認できたが、実際には機械装置により冷却用気体の流量や排気能力のバラツキが存在するため、全ての放電灯に対して適正温度が確保できるとは限らない。
【００１７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、膨大な量の冷却用気体を使用せずに理想的な冷却バランスを作成することのできる放電灯およびその冷却方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る光源装置は、発光部に連設される封止部と、この封止部に固定される口金とを有する放電ランプと、前記口金を冷却用気体により冷却する手段とを有し、
前記口金には複数の空気孔を設け、前記口金の円周面が２つの異なる方向から前記冷却用気体により冷却されるように構成した光源装置において、
前記複数の空気孔は、円周方向において互いに対向しない位置関係にあり、前記複数の空気孔の１つは冷却用気体の流入孔とし、他の空気孔は前記冷却用気体の流出孔とし、前記複数の空気孔が形成されていない前記口金の外周面を前記冷却用気体の吹付け面としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、放電灯の口金に複数の空気孔をあけるとともに、冷却用気体の一部を前記空気孔から口金内部へ流入させることにより接合部を冷却し、前記冷却用気体の他の一部を前記口金の外周面から発光管の外周面へ伝搬させることで封止部および発光部を冷却することにより、冷却用気体の一部で接合部を冷却し、他の一部で封止部および発光部を冷却することができるので、膨大な量の冷却用気体を使用せずに理想的な冷却バランスを作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態の放電灯における陽極側の封止部および口金の内部の構造を示す断面図である。この図１において、図６と対応する構成要素には図６で使用した符号を付した。図１に示すように、本実施の形態の放電灯は口金12に口金空気孔（以下、単に空気孔という）17を備えている。その他の構成は図６の放電灯と同じである。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態の放電灯を冷却する方法を説明するための斜視図（ａ）および口金の構造の一例を示す断面図（ｂ）である。
【００２３】
図２に示すように、第２口金12-2の外周面の互いに対向する位置には、一対の空気孔17-2、17-4が形成されている。また、第２口金12-2の周辺には、冷却用気体を第２口金12-2に吹きつけるための一対の冷却ノズルが配置されている。そして、一つの冷却ノズルは図のＡ方向に冷却用気体を噴射し、他の一つの冷却ノズルは図のＢ方向に冷却用気体を噴射する。
【００２４】
Ａ方向に噴射した冷却用気体は、第２口金12-2の外周面に衝突した後、発光管２の外周面に沿って上昇することにより、第２封止部Ｔおよび第２発光部Ｓを冷却する。また、Ｂ方向に噴射した冷却用気体は、空気孔17-2を通って第２口金12-2の内部に入り、第２接合部Ｕを冷却し、空気孔17-4を通って流路E3を経て外部に抜ける。
【００２５】
したがって、Ｂ方向に噴射した冷却用気体により、第２接合部Ｕおよびその周辺の温度を抑制することができ、Ａ方向に噴射した冷却用気体は第２封止部Ｔおよび第２発光部Ｓへ回り、それらの部分を適度に冷却することができる。これにより、膨大な量の冷却用気体を使用せずに放電灯の各部に対して理想的な冷却バランスを作成することができる。なお、図２は第２口金を冷却する方法を示したが、第１口金も同じ方法で冷却することができる。
【００２６】
図３は、第２口金の構造の他の二つの例を示す断面図である。図３（ａ）に示す構造では、空気孔17-2と17-4との中間（９０°離れた位置）に空気孔17-3が形成されている。この場合、Ｂ方向に噴射された冷却用気体は、空気孔17-2を通って第２口金の内部12-2の内部に入り、第２接合部Ｕを冷却し、空気孔17-3および17-4を通って流路E3および流路E4を経て外部に抜ける。Ａ方向に噴射した冷却用気体の流れは図２の場合と同じである。
【００２７】
また、図３（ｂ）に示す構造では、冷却用気体を口金の外部へ排出するための空気孔17-5および17-6は、図３（ａ）の空気孔17-4よりも空気孔17-2に近い位置に形成されている。そして、Ｂ方向に噴射された冷却用気体は、空気孔17-2を通って第２口金12-4の内部に入り、第２接合部Ｕを冷却し、空気孔17-5および17-6を通って流路E5および流路E6を経て外部に抜ける。Ａ方向に噴射した冷却用気体流れは図２の場合と同じである。
【００２８】
図１および図２に示した放電灯の点灯中の各部の温度と冷却用気体の流量との関係の測定データを図４の特性曲線図に示す。ここで、口金の構造以外の放電灯の仕様、温度測定部位、および各ノズルの流量の関係は、図９のデータの測定時と同じである。図４から明らかなように、本発明の実施形態の放電灯の冷却方法によれば、毎分１４０リットル程度の冷却用気体を用いることにより、第１、第２の発光部Ｒ、Ｓ、第１、第２の封止部Ｑ、Ｔ、および第１、第２の接合部Ｐ、Ｕをそれぞれの適正温度に設定することができる。
【００２９】
このように、本発明の実施形態によれば、Ｂ方向に噴射した冷却用気体により接合部およびその周辺の温度を抑制することができるので、電流導入用金属箔が高温になり熱膨脹することにより発生する封止部クラックを防止することができる。また、発光部への大量の冷却用気体の回り込みがなくなるので、過冷却による水銀の未蒸発の発生も防止することができる。さらに、Ａ方向に噴射した冷却用気体により封止部および発光部を冷却することができるので、発光部が高温となることによる放電灯の短寿命化や破裂の危険性の増加、および封止部が高温となることによる電流導入用金属箔の熱膨脹による封止部クラックや前記金属箔の発光部側密着剥がれを防止することができる。
【００３０】
なお、本発明において、口金一つ当たりにあける空気孔は、口金強度を保持しながら、口金側面の全表面積の７０％以下の範囲内に設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の光源装置の放電灯の実施形態における陽極側の封止部および口金の内部の構造を示す断面図、
【図２】本発明の光源装置の放電灯を冷却する方法の実施形態を説明するための斜視図および口金の構造の一例を示す断面図、
【図３】本発明の光源装置の放電灯の実施形態における口金の構造の他の二つの例を示す断面図、
【図４】図１および図２に示した放電灯の点灯中の各部の温度と冷却用気体の流量との関係の測定データを示す特性曲線図、
【図５】従来の放電灯の構成を示す縦断面図、
【図６】従来の放電灯における陽極側の封止部および口金の内部の構造を示す断面図、
【図７】従来の放電灯における空気孔のない口金に冷却用気体を吹きつけた状態を示す斜視図および断面図、
【図８】従来の放電灯における温度測定部位を示す図、
【図９】従来の空気孔のない口金に冷却用気体を吹きつけた場合の各部の温度と前記冷却用気体の流量との関係の測定データを示す特性曲線図、
【図１０】従来の放電灯における空気孔のある口金に冷却用気体を吹きつけた状態を示す斜視図および断面図、、
【図１１】従来の空気孔のある口金に冷却用気体を吹きつけた場合の各部の温度と前記冷却用気体の流量との関係の測定データを示す特性曲線図である。
【符号の説明】
【００３２】
２  発光管
３  陰極
４  陽極
11、12  口金
15  給電線
16  接合部
17  空気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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