JPH0539571Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、バルブ内に水銀と希ガスが封入さ
れ、一対の電極が対向配置されたシヨートアーク
型高圧水銀ランプに関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

シヨートアーク型高圧水銀ランプは、バルブ内
に対向配置された一対の電極の先端間距離が短く
て点光源に近いので、光学系と組み合わせて使用
すると集光効率をきわめて高くすることができ、
半導体露光装置などに幅広く利用されている。か
かるランプは、点灯中にバルブ内のガス圧が１気
圧前後から数十気圧にもなり、電極も高温になる
が、電極損傷が少なくてアーク安定度が良く、飛
散した電極構成材料がバルブ内壁に付着して生じ
る黒化現象が少ないこと、つまり、光量維持が良
くて長寿命であることが要求される。そしてこの
要求に対して、電極の設計や製作方法について各
種の検討が加えられているが、点灯中にバルブ内
で発生する不純ガスを確実に吸収して捕捉するこ
ともランプ性能上重要である。

ところで、不純ガスを吸収するために、電極に
ゲツター（不純ガス吸収部材）が取り付けられる
が、現在使用されている代表的なゲツター金属
は、ジルコニウムとタンタルであつて、線材もし
くは板材の形態で使用されている。ここで第１図
に基づいてジルコニウムワイヤーによるゲツター
の使用方法を説明すると、先端のアーク支持部１
に続く電極胴体部２にコイル３が巻かれ、このコ
イル３のピツチ間に生じる小さな略Ｖ字溝に細い
ジルコニウムワイヤー４を巻き付ける。このジル
コニウムワイヤー４は略Ｖ字溝に良く保持され、
このままでも使用可能であるが、更に保持を確実
にするために、これを加熱し、コイル３を電極胴
体部２に溶着させるとともに、ジルコニウムワイ
ヤー４を溶解させてジルコニウム層がコイル３を
覆うようにする。これによつて優れたゲツター機
能を有するランプになるが、ランプの使用条件が
厳しくなつたり、消費電力が大きくなると、電極
胴体部も過度に昇温する。また、ランプを垂直点
灯する場合、上方に位置する電極は、下方に位置
した電極とは温度条件が著しく異なり、きわめて
高温になる。従つて、ジルコニウムの蒸発が促進
されてランプの黒化現象が早く現われる傾向にあ
り、このような場合はジルコニウムに代えて蒸気
圧の低いタンタルが良いと推定される。

ここでタンタルは、一般的には板材で用いら
れ、第２図に示すように、コイル３の後方の電極
胴体部２にタンタル金属板５が巻き付けられる。
このタンタル金属板も優れたゲツター機能を有す
るが、ゲツターとして有効に機能するためにはタ
ンタル金属板を適切な温度に維持する必要があ
る。ところが、電極胴体部に巻き付けられたタン
タル金属板は、電極胴体部と面接触となるが、タ
ンタル金属板が電極胴体部からどうしても部分的
に遊離するので有効接触面積は生産管理上バラツ
キが大きい。従つて、タンタル金属板の温度にバ
ラツキが生じ、ランプ性能上のバラツキも大きく
なる不具合がある。

〔考案の目的〕

そこで本考案は、タンタル金属板をゲツター材
として使用した場合に、タンタル金属板の温度が
安定してゲツター機能が優れ、ランプ性能のバラ
ツキの少ないシヨートアーク型高圧水銀ランプを
提供するこを目的とする。

〔目的を達成するための手段〕

上記の目的を達成するために、本考案において
は当該ランプを次のごとく構成する。

すなわち、バルブ内に水銀と希ガスが封入さ
れ、一対の電極が対向配置されたシヨートアーク
型高圧水銀ランプにおいて、少なくとも一方の電
極において、先端のアーク支持部に続く電極胴体
部にゲツター用のタンタル金属板をしつかりと巻
き付け点灯時において、前記タンタル金属板のア
ーク支持部側のエツジからアーク支持部方向に１
mm離間した位置の電極胴体部の温度と、このエツ
ジから反対方向に１mm離間した位置のタンタル金
属板の温度との差が200℃以内になるようにする。

〔作用〕

電極胴体部にタンタル金属板を巻き付けた場合
のように、面接触における有効接触面積を正確に
評価することは一般的には困難であるが、本考案
者は、電極胴体部とタンタル金属板との温度差を
測定することにより有効接触面積を正確に評価で
きることを見い出して本考案を完成したものであ
る。すなわち、電極胴体部にタンタル金属板をし
つかりと巻き付け、タンタル金属板のアーク支持
部側のエツジからアーク支持部方向に１mm離隔し
た位置の電極胴体部の温度と、このエツジから反
対方向に１mm離間した位置のタンタル金属板の温
度との差が200℃以内にすれば、面接触における
有効接触面積が大きくてバラツキが小さくなり、
タンタル金属板が適切な温度に維持されてランプ
性能が安定する。

〔実施例〕

第３図イ，ロは温度の測定方法を示す。第３図
イにおいて、Ｅはタンタル金属板５のアーク支持
部側のエツジであり、ＱとＲは、エツジＥからそ
れぞれ１mm離間した電極胴体部とタンタル金属板
の位置を示す。そして、位置Ｑと位置Ｒにおける
温度を測定するが、第３図ロに示すように、位置
Ｒの方について説明すると、点対称の任意の４点
R₁，R₂，R₃，R₄を測定してその平均温度ΤRを求
める。次に、当該４点を電極胴体部の長手方向に
平行移動してＱと交わる点Q₁，Q₂，Q₃，Q₄を測
定して平均温度ΤQを求める。なお、本考案が対
象とするシヨートアーク型高圧水銀ランプは、消
費電力が500〜1000W程度であると、陰極胴体部
の直径は1.5〜３mm程度であり、陽極胴体部の直
径は４〜８mm程度であるから、平均温度ΤRおよ
びΤQを求めるに当たつてはそれぞれ４点の測定
で良い。

次に実際に測定したランプの例および測定温度
を示す。

ランプ諸元 消費電力 1KW 定格電流 19A 定格電圧 53V 電極間距離 2.9mm 陽極胴体部の直径 ８mm エツジ位置 陽極の先端から６mm 測定温度 Q₁＝2060℃、Q₂＝2060℃、 Q₃＝2040℃、Q₄＝2050℃ ΤQ＝2050℃ R₁＝1850℃、R₂＝1890℃ R₃＝1870℃、R₄＝1880℃ ΤR＝1870℃ ΤQ−ΤR＝180℃ 温度を測定した位置Ｒは、アーク支持部側のエ
ツジから１mm離間した位置であるので、タンタル
金属板の最も温度の高い部分である。そいて、電
極胴体部の温度勾配のために、アーク支持部側の
エツジから離れるにつれてタンタル金属板の温度
は低下するが、700℃以下の部分は不純ガスとし
てH₂やH₂Ｏをよく吸収し、700〜1200℃の部分
がO₂やCO₂を良く吸収する。つまり、タンタル金
属板がゲツター材として有効に機能するために
は、1200℃から700℃以下までの温度範囲に維持
される必要がある。そこで、位置Ｑと位置Ｒの温
度差が200℃以内になるようにタンタル金属板を
電極胴体部にしつかりと巻き付けると、電極胴体
部の温度勾配に従つて、タンタル金属板は1200℃
から700℃以下までの温度範囲に維持され、ラン
プ性能が安定する。

もし、位置Ｑと位置Ｒの温度差が200℃以上で
あれば、タンタル金属板の巻き方がルーズであ
り、その結果、電極胴体部の熱がその温度勾配に
従つてタンタル金属板に正確に伝達されず、タン
タル金属板の温度を前記の温度範囲に正確に維持
することができずにランプ性能のバラツキが大き
くなる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案のシヨートアーク
型高圧水銀ランプは、点灯時において、ゲツター
材として使用するタンタル金属板をしつかりと電
極胴体部に巻き付け、タンタル金属板のアーク支
持部側のエツジからアーク支持部方向に１mm離間
した位置の電極胴体部の温度と、このエツジから
反対方向に１mm離間した位置のタンタル金属板の
温度との差が200℃以内になるようにするので、
タンタル金属板は電極胴体部の温度勾配に従つて
所定の温度範囲に維持されてゲツター機能を有効
に発揮し、ランプ性能が安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は電極の説明図、第３図イ，ロ
は温度測定方法の説明図である。 １……アーク支持部、２……電極胴体部、３…
…コイル、４……ジルコニウムワイヤー、５……
タンタル金属板。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 バルブ内に水銀と希ガスが封入され、一対の電
   極が対向配置されたシヨートアーク型高圧水銀ラ
   ンプにおいて、 少なくとも一方の前記電極において、先端のア
   ーク支持部に続く電極胴体部にゲツター用のタン
   タル金属板がしつかりと巻き付けられ、 点灯時において、前記タンタル金属板のアーク
   支持部側のエツジからアーク支持部方向に１mm離
   間した位置の電極胴体部の温度と、このエツジか
   ら反対方向に１mm離間した位置のタンタル金属板
   の温度との差が200℃以内であることを特徴とす
   るシヨートアーク型高圧水銀ランプ。