(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール状の膨出部および該ボール状の膨出部に続く２つの封止管部よりなる石英バルブと、上記膨出部の中に対向配置された陰極および陽極と、該陰極および陽極を支持して通電する内部リード棒を支持する封止部とよりなる水銀および希ガスを封入したショートアーク型放電灯において、上記封止部は、上記封止管部内に挿入され、上記内部リード棒を挿通して保持するビーズ管と、上記内部リード棒の後端を挿し込む穴を有する上記封止管部に嵌め込まれる封止用ガラス棒とを具備し、上記ビーズ管、上記封止用ガラス棒および上記封止管部とにより囲まれる空間を形成し、該空間における上記封止管部の長さＤ(mm)と、バルブ内圧力Ｐ(ＭＰa)との関係が、Ｐ≦１.７１７・ｌｎ(Ｄ)＋５.７５７を満たすことを特徴とするショートアーク型放電灯。
【請求項２】
ボール状の膨出部および該ボール状の膨出部に続く２つの封止管部よりなる石英バルブと、上記膨出部の中に対向配置された陰極および陽極と、該陰極および陽極を支持して通電する内部リード棒を支持する封止部とよりなる水銀および希ガスを封入したショートアーク型放電灯において、上記封止部は、上記封止管部内に挿入され、上記内部リード棒を挿通して保持するビーズ管と、上記内部リード棒の後端を挿し込む穴を有する上記封止管部に嵌め込まれる封止用ガラス棒とを具備し、上記石英バルブ内に１０mg/cc以上の水銀が封入され、上記ビーズ管、上記封止用ガラス棒および上記封止管部とにより囲まれる空間を形成し、該空間における上記封止管部の長さＤ(mm)と、発光されるｉ線の半値幅ｈ(nm)との関係が、ｈ≦２.４・ｌｎ(Ｄ)＋１７を満たすことを特徴とするショートアーク型放電灯。
【請求項３】
ビーズ管と封止用ガラス棒との対向面の周囲に段部を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショートアーク型放電灯。
【請求項４】
ビーズ管と封止用ガラス棒との対向面の周囲にテーパーを形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショートアーク型放電灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ショートアーク型放電灯に関し、特に、封止部における破壊を回避するように構成したものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路（ＩＣ）、液晶表示デバイス（ＬＣＤ）、プリント基板（ＰＣＢ）等の各種電子デバイスの製造工程で使用される露光装置等には、強力な紫外線を発光する放電灯を必要とし、このような放電灯として、ショートアーク型放電灯が広く使用されている。
【０００３】
従来のショートアーク型放電灯は、図５に示すように、石英バルブ１の膨出部11の中に対向配置された陰極５および陽極６と、これら陰極５および陽極６を支持するとともに通電を行う内部リード棒７と、外部リード棒８と、内部リード棒７を夫々外部リード棒８に接続するモリブデン箔とにより構成されている。そして、発光管１の内部空間には、水銀と希ガスが封入されている。
【０００４】
次に、先端に電極を取り付けた内部リード棒７を封止管部に挿入して、封止部を形成する手順を説明する。
【０００５】
図６に示すラグビー・ボール状の膨出部11および２つの封止管部12よりなる石英バルブ１を用意する。図７の断面図に示すように、封止用ガラス棒３と石英製のビーズ管２とを予め作って用意しておく。封止用ガラス棒３は、石英バルブ１の封止管部12の内径より細く、先端部の周囲にテーパー部32が形成され、先端面の中心に内部リード棒７の後端を挿し込む円形の窪み31が形成され、後端部に外部リード棒８の先端を挿し込む円形の窪み33が形成されている。石英製のビーズ管２は、内部リード棒７を挿通させて保持する貫通穴21が形成されている。
【０００６】
図８（ａ）の平面図に示す先端部が細くなった複数枚のモリブデン箔41と、図８（ｂ）の斜視図に示すプレス加工により中央部に円筒状の突出部42ｂを形成した円形のタンタルディスク42とを作り、図８（ｃ）の平面図に示すように、タンタルディスク42の平坦面42ａに各モリブデン箔41の先端部をスポット溶接して放射状に配列したモリブデン箔４を作る。
【０００７】
そして、図９の組立図に示すように、タンタルディスク42の円筒状の突出部42ｂを封止用ガラス棒３の円形の窪み31に挿し込み、予め石英製のビーズ管２を嵌め込んだ内部リード棒７の後端をタンタルディスク42の円筒状の突出部42ｂを介して、封止用ガラス棒３の円形の窪み31に圧入する。
【０００８】
さらに、先端部にモリブデン箔を巻き付けた外部リード棒８を封止用ガラス棒３の円形の窪み33に圧入する。
【０００９】
そして、図１０の側面図に示すように、放射状に配列したモリブデン箔４を封止用ガラス棒３の外周面に沿わせて、封止用ガラス棒３の後端部まで導き、モリブデン箔４と外部リード棒８との間に、封止用ガラス棒３の後端部の形状に沿った複数の導線43を設け、これら導線43の一端部をモリブデン箔４の後端部に溶接し、導線43の他端部を線材44で外部リード棒８に巻き付けて固定することにより、封止アッセンブリの組み立てが完了する。
【００１０】
このようにして組み立てられた封止アッセンブリを石英バルブ１の封止管部12に挿通して、石英バルブ１を排気しながら封止管部12の膨出部11に近い部分を加熱すると、封止管部12が軟化して収縮し、まず、ビーズ管２および封止用ガラス棒３のテーパー部32と溶着される。さらに、封止管部12の全体を加熱して軟化させて、図１１の側面図に示すように、封止管部12でモリブデン箔４を埋没させるように封止用ガラス棒３と溶着させる。
【００１１】
このとき、ビーズ管２と封止用ガラス棒３との対向面の間隔は、放射状に配列したモリブデン箔４およびタンタルディスク42の厚みによって決まる程度に極めて狭い。
【００１２】
なお、ビーズ管２または封止用ガラス棒３と内部リード棒７との熱膨張係数が相違するので、溶着して一体に形成することができないので、ビーズ管２または封止用ガラス棒３と内部リード棒７との間に僅かな隙間が存在する。
【００１３】
このような工程を経て陽極側の封止部が形成され、同様の工程を経て陰極側の封止部も形成される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ショートアーク型放電灯は、点灯中のランプ内蒸気圧が１.０１ＭＰａ以上になるので、封止部構造の機械的強度が低い場合には、点灯中、点灯時、消灯直後に封止部付近から破壊することがあった。このような破壊の開始点として、従来より封止部全体が疑われていたが、破壊開始点が特定されておらず、対策を施す部位を絞り込めていなかった。そのために、封止部における破壊を回避する対策を立てることができなかった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のショートアーク型放電灯は、ボール状の膨出部およびこのボール状の膨出部に続く２つの封止管部よりなる石英バルブと、上記膨出部の中に対向配置された陰極および陽極と、上記陰極および陽極を支持して通電する内部リード棒を支持する封止部とよりなる水銀および希ガスを封入したショートアーク型放電灯において、封止部は、上記封止管部内に挿入され、内部リード棒を挿通して保持するビーズ管と、内部リード棒の後端を挿し込む穴を有する封止管部に嵌め込まれる封止用ガラス棒とを具備し、上記ビーズ管、上記封止用ガラス棒および上記封止管部とにより囲まれる空間を形成し、この空間における上記封止管部の長さＤ(mm)が、バルブ内圧力をＰ(ＭＰａ)とするとき、Ｐ≦１.７１７・ｌｎ(Ｄ)＋５.７５７を満たすように構成したものである。
【００１６】
本発明のショートアーク型放電灯は、ボール状の膨出部および該ボール状の膨出部に続く２つの封止管部よりなる石英バルブと、上記膨出部の中に対向配置された陰極および陽極と、該陰極および陽極を支持して通電する内部リード棒を支持する封止部とよりなる水銀および希ガスを封入したショートアーク型放電灯において、上記封止部は、上記封止管部内に挿入され、上記内部リード棒を挿通して保持するビーズ管と、上記内部リード棒の後端を挿し込む穴を有する上記封止管部に嵌め込まれる封止用ガラス棒とを具備し、上記石英バルブ内に１０mg/cc以上の水銀が封入され、上記ビーズ管、上記封止用ガラス棒および上記封止管部とにより囲まれる空間を形成し、この空間における上記封止管部の長さＤ(mm)と、発光されるｉ線の半値幅ｈ(nm)との関係が、ｈ≦２.４・ｌｎ(Ｄ)＋１７を満たすように構成してもよいのである。
【００１７】
ビーズ管２、封止用ガラス棒３および封止管部12とにより囲まれる空間13における封止管部12の長さＤを形成する手段としては、ビーズ管２と封止用ガラス棒３との対向面の周囲に段部を形成するか、ビーズ管と封止用ガラス棒との対向面の周囲にテーパーを形成すればよいのである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
従来のショートアーク型放電灯の封止部における破壊開始点を綿密に解析したところ、封止部において、ビーズ管２、封止用ガラス棒３および封止管部12とにより囲まれる空間13における封止管部12の長さＤの部分が、高頻度で破壊の開始点となることが判明した。
【００１９】
これは、図２の断面図に示すように、ビーズ管２と内部リード棒７との間に存在する隙間を経て、点灯中のランプ内蒸気圧が空間13内に伝達して、ビーズ管２と封止用ガラス棒３との間を押し拡げるように作用し、封止管部12における長さＤの部分に応力が集中することに起因するものと予想された。
【００２０】
すなわち、ビーズ管２、封止用ガラス棒３および封止管部12とにより囲まれる空間13における封止管部12の長さＤが極めて狭い場合には、封止管部12の内周面において長さＤの部分が切欠きのように作用して、破断が始まるものと予想された。
【００２１】
そこで、ビーズ管２、封止用ガラス棒３および封止管部12とにより囲まれる空間13における封止管部12の長さＤが異なるサンプル（Ｄ＝０.２、０.３、０.４ｍｍ）を作成して、破壊試験を行ったところ、次の表１に示す試験結果を得ることができた。
【００２２】
【表１】
0003880447.tif 000002
【００２３】
なお、点灯中のランプ内蒸気圧の測定方法として、水銀蒸気から発生する“ｉ線の半値幅”がランプ内蒸気圧により変化する現象に基づき、ｉ線の半値幅を検出することにより点灯中のランプ内蒸気圧を間接的に測定した。
【００２４】
表１に示す試験結果より明らかなように、空間13における封止管部12の長さＤ（＝０.２、０.３、０.４ｍｍ）の部分から破壊に至る応力値が、約６.４ＭＰaであることが認められたので、さらに、表１に示すサンプルとは別個の長さＤが異なるサンプル（Ｄ＝０.２〜５ｍｍ）を新たに作成して、長さＤの部分の最大応力値が、約６.４ＭＰaとなる“長さＤと圧力との関係”を調べたところ、図３の特性曲線図に示すデータを得ることができた。
【００２５】
なお、図３に示すデータの基になった長さＤの部分の最大応力値が、約６.４ＭＰaとなる点灯中の“間隙Ｄ(mm)とｉ線の半値幅との関係”は、図４の特性曲線図中に点線で示す近似曲線のとおりである。
【００２６】
図３の特性曲線図中に点線で示す近似曲線の圧力Ｐ(ＭＰａ)が、“Ｐ≦１.７１７・ｌｎ(Ｄ)＋５.７５７”を満たすとき、ランプ内蒸気圧が１.０１ＭＰａ以上に達しても破壊が生じ難く、長さＤの部分の強度が向上することが明らかになった。
【００２７】
製造した放電灯が、このような条件を満たしているか否かを試験する際には、“長さＤ”が既知であるから、発光される“ｉ線の半値幅”を測定することにより、“Ｐ≦１.７１７・ｌｎ(Ｄ)＋５.７５７”を満たしているか否かを容易に検査することができる。
【００２８】
即ち、ビーズ管２、封止用ガラス棒３および封止管部12とにより囲まれる空間13における封止管部12の“長さＤ”と、発光される“ｉ線の半値幅”ｈ(nm)との関係が、ｈ≦２.４・ｌｎ(Ｄ)＋１７を満たしているか否かを検査すればよいのである。
【００２９】
空間13における封止管部12の長さＤを拡げる手段としては、図１（ａ）の断面図に示すように、ビーズ管２の対向面の周囲に段部25を形成するか、図１（ｂ）の断面図に示すように、封止用ガラス棒３の対向面の周囲に段部35を形成するか、ビーズ管２または封止用ガラス棒３の対向面にテーパー26を付ければよいのである。
【００３０】
【発明の効果】
以上の実施の形態に基づく説明から明らかなように、本発明のショートアーク型放電灯によると、ビーズ管２、封止用ガラス棒３および封止管部12とにより囲まれる空間13における封止管部12の長さＤを拡げることにより、封止部における破壊を著しく低減することができ、長寿命のショートアーク型放電灯を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるショートアーク型放電灯の封止部を拡大して示す縦断面図、
【図２】  ショートアーク型放電灯の封止部を拡大して示す縦断面図、
【図３】  ビーズ管、封止用ガラス棒および封止管部とにより囲まれる空間における封止管部の長さＤの最大応力値が、約６.４ＭＰaとなる“長さＤの部分と圧力との関係”を示す特性曲線図、
【図４】  長さＤの部分の最大応力値が、約６.４ＭＰaとなる“長さＤ(mm)とｉ線の半値幅との関係”を示す特性曲線図、
【図５】  従来のショートアーク型放電灯の一例を示す縦断面図、
【図６】  ショートアーク型放電灯に用いる石英バルブを示す縦断面図、
【図７】  封止アッセンブリを示す縦断面図、
【図８】  封止部に使用するモリブデン箔を示す平面図、
【図９】  封止アッセンブリの組立図、
【図１０】  封止アッセンブリを示す側面図、
【図１１】  封止した状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１  石英バルブ
２  ビーズ管
３  封止用ガラス棒
４  モリブデン箔
５  陰極
６  陽極
７  内部リード棒
８  外部リード棒
11  膨出部
12  封止管部
13  空間
【図１】
0003880447.tif 000003
【図２】
0003880447.tif 000004
【図３】
0003880447.tif 000005
【図４】
0003880447.tif 000006
【図５】
0003880447.tif 000007
【図６】
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【図７】
0003880447.tif 000009
【図８】
0003880447.tif 000010
【図９】
0003880447.tif 000011
【図１０】
0003880447.tif 000012
【図１１】
0003880447.tif 000013