JP2010010022A - 放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】水素ゲッター用金属部材の温度上昇を抑制して、従来に比して低温となるように構成することにより、空間内の水素を簡便に除去してチラツキの少ない放電ランプを提供すること。
【解決手段】発光管内に水銀および希ガス、または希ガスが封入され、電極芯棒と、該電極芯棒の先端に位置する電極本体とを具備する電極が対向配置され、電極芯棒保持部を具備する放電ランプにおいて、前記電極芯棒の材料よりも熱伝導率の低い材料からなる伝熱抑制体が、前記電極芯棒保持部の端部から前記電極本体に向けて突出する該電極芯棒の外周に設けられ、ゲッター用金属部材が、該伝熱抑制体を介して、該電極芯棒とは離間して取り付けられていることを特徴とする放電ランプ。
【選択図】 図１

Description

本発明は放電ランプに係わり、特に半導体ウエハ、液晶ガラス基板、プリント基板、カラーフィルタなどの露光用光源、あるいは映画館などのスクリーンに対し映像を投影するための画像投影用光源として使用される放電ランプに関する。

従来から、ショートアーク型水銀放電ランプは、半導体や液晶やプリント基板など各種の露光工程における紫外線光源として用いられている。近年では、液晶基板やカラーフィルタの露光工程において、露光面積の大型化や高スループット化がなされている。
また、ショートアーク型キセノン放電ランプは、映写機などにおいて可視光の光源として用いられる。近年ではデジタルシネマ用光源としても使用されている。

図９は、従来のショートアーク型水銀放電ランプの概略構成図である。
放電ランプ１の発光管１０は石英ガラスよりなり、略球状の発光部１１と、発光部１１内に形成された、発光ガスが流通する空間Ｓと、発光部１１の両端に形成された側管部１２を具備する。側管部１２には金属箔１８が埋設されており、気密封止構造が形成される。空間内には、一対の電極をなす電極本体１３Ｃと、電極本体１３Ａとが対向配置され、水銀と、キセノン等の希ガスが封入される。電極本体１３Ｃと電極本体１３Ａとを各々支持する電極芯棒１４は、封止部１２内の金属板１７、金属箔１８、金属板１９を介して外部リード２１に電気的に接続されて外部から給電される。
空間内の電極本体１３Ｃまたは電極本体１３Ａを支持する電極芯棒１４の周囲にゲッター用金属１５が直接取り付けられる。ゲッター用金属部材１５の材料はタンタルであり、酸素、二酸化炭素等の不純物を吸蔵して捕捉することができる（特許３０７７５３８）。

特許３０７７５３８ 特開２００８−０３４２２２

しかしながら、近年では液晶基板やカラーフィルタなどの露光において、露光面積の大型化が進んでいる。このような背景から、大面積の基板に対して均一に所定量の光を照射するために、露光工程の光源に用いられる水銀放電ランプには高照度であることが要求されて、ランプ自体が大型化している。ところが、ランプが大型化するに伴って露光面における時間的照度変動が大きくなるチラツキという問題が顕著になった。この問題について、本発明者らは鋭意検討した結果、空間内の水素濃度が関係していることがわかった。その原因は定かではないが、次のように推測される。

これらの放電ランプの製造工程においては、酸素と水素の混合ガスバーナーが、発光管を成形する工程や封止工程において使用されている。そのため、発光管を構成する石英ガラスの中に、混合ガスバーナーからの水素が溶け込み、ＯＨ基として存在している。点灯時には、発光管である石英ガラスが高温となり、ＯＨ基が発光管の内壁から発光管内の発光空間に放出されて水素（Ｈ_２）となる。あるいは、水素としてではなく、水（Ｈ_２Ｏ）という形態で発光管内の発光空間に放出されても、点灯時のアークで分解されると水素に変わる。このように、水素は製造工程で不可避的に発光管内部に混入することが知られている（特開２００８−０３４２２２）。
ランプが大型化すると、発光管を構成する石英ガラス内に含まれるＯＨ基の絶対量が増加する分、発光空間内の水素量も増加していると考えられる。発光空間内に設置されたタンタルやジルコニウムなどのゲッター用金属は、水素を吸蔵することが出来るが、これらのゲッター用金属は温度が上昇するに従って、その水素吸蔵量は少なくなるという性質を有する。したがって、従来のように電極芯棒に直接ゲッター用金属を取り付けた場合にあっては、水素量が過大であるにもかかわらず、ランプ点灯中のゲッター用金属の温度が高いためゲッターは水素吸蔵能力を十分には発揮できていないと考えられる。

すなわち、従来のとおり電極芯棒に対して直接にゲッター用金属部材を取り付けた場合においては、発光空間内に残存している水素がアークの揺らぎ等を引き起こす結果、チラツキが発生したと考えられる。

また、映写機等のデジタルプロジェクタの光源に用いられるキセノン放電ランプにおいて、スクリーン上に投影された映像にチラツキを生じることは視聴者に不快感を与えるという問題がある。このチラツキも前述の水素によるものと考えられる。

本発明は以上のような事情に基づいてなされたものであって、水素ゲッター用金属部材の温度上昇を抑制して、従来に比して低温となるように構成することにより、発光空間内の水素を簡便に除去してチラツキの少ない放電ランプを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る放電ランプは、発光管内に水銀および希ガス、または希ガスが封入され、電極芯棒と、該電極芯棒の先端に位置する電極本体とを具備する電極が対向配置され、電極芯棒保持部を具備する放電ランプにおいて、前記電極芯棒の材料よりも熱伝導率の低い材料からなる伝熱抑制体が、前記電極芯棒保持部の端部から前記電極本体に向けて突出する該電極芯棒の外周に設けられ、ゲッター用金属部材が、該伝熱抑制体を介して、該電極芯棒とは離間して取り付けられていることを特徴とする放電ランプである。

また、本発明に係る放電ランプは、前記伝熱抑制体が、前記電極芯棒保持部と一部材により一体に構成されることを特徴とする放電ランプである。

また、本発明に係る放電ランプは、前記伝熱抑制体が、石英ガラス、アルミナ、チタニア、またはジルコニアのいずれかよりなることを特徴とする放電ランプである。

また、本発明に係る放電ランプは、前記伝熱抑制体が、当該伝熱抑制体の外面に凹所、および／または内部に空間を設けることで形成された伝熱隘路を具備することを特徴とする放電ランプである。

また、本発明に係る放電ランプは、前記ゲッター用金属部材が、タンタル、ジルコニウム、ニオブのいずれかよりなる線状もしくは板状の金属部材からなることを特徴とする放電ランプである。

本発明によれば、電極芯棒の材料よりも熱伝導率の低い材料からなる伝熱抑制体が、前記電極芯棒保持部の端部から前記電極本体に向けて突出する該電極芯棒の外周に設けられ、
ゲッター用金属部材が、該伝熱抑制体を介して、該電極芯棒とは離間して取り付けられていることにより、ゲッター用金属部材へ熱が伝わりにくくなり、ゲッター用金属部材の温度が従来に比して低温となり、水素吸蔵量が増加すると共に、ガスが頻繁に対流する空間内にゲッターを配置したことにより水素との接触の機会が増加し、水素を確実に吸蔵することができる。すなわち水素によるランプのチラツキという問題を確実に解決することが出来る。

また、伝熱抑制体を、電極芯棒保持部と一部材により一体に構成することにより、伝熱抑制体の落下を防ぐことができる。

また、石英ガラス、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、または酸化ジルコニウムのいずれかよりなる熱伝導率が低い材料を伝熱抑制体として用いることにより、ゲッター用金属部材への伝熱を妨げる作用をより効果的なものとすることができる。

また、伝熱抑制体に凹所または空間を設けることで、ゲッター用金属へより熱が伝わりにくくなり、さらに水素吸蔵量を増やすことが出来るので、ランプのチラツキという問題をより確実に解決することが出来る。

また、タンタル、ジルコニウム、ニオブよりなる線材または板材をゲッター用金属として用いることで、好適に水素を吸蔵することができると共に、所望の形状に加工して空間内に取り付けることができ、点灯中に溶融することもない。

以下に、本発明について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る放電ランプの概略構成図である。
放電ランプ１の発光管１０は石英ガラスよりなり、内部に発光ガスが存在する空間Ｓを有する略球状の発光部１１と、発光部１１の両端に連続して形成される略柱状の側管部１２を具備する。発光部１１の内部の空間Ｓには、電極本体１３Ｃを具える陰極と電極本体１３Ａを具える陽極とよりなる対向配置された電極と、水銀と、アルゴンもしくはクリプトン、キセノンを含む希ガスが封入される。

空間内に封入される水銀量は、空間の内容積当り、１ｍｇ／ｃｍ^３から６５ｍｇ／ｃｍ^３の範囲であり、例えば３５ｍｇ／ｃｍ^３含まれる。希ガスの封入量は、２．５×１０^４Ｐａから５×１０^５Ｐａの範囲であり、例えば８×１０^４Ｐａである。

電極本体１３Ｃおよび電極本体１３Ａは、例えばタングステン、または酸化トリウムやカリウムが添加されたドープタングステンよりなり、各々が電極芯棒１４に支持される。電極芯棒１４は、石英ガラスよりなる電極芯棒保持部１２Ｂ内に挿通されて保持され、当該電極芯棒保持部１２Ｂが位置する側管部１２の部分は、例えば加熱により絞り込み部が形成されるなどして、発光管１０に支持される。
ここで、電極芯棒保持部１２Ｂとは、略球状の発光部１１に直接隣接する、電極芯棒１４の径方向への移動を制限しつつ軸方向への挿通は可能とする手段であって、例えば上記では、筒体の形状をした電極芯棒保持部１２Ｂを挿入することによって実現しているが、その他の態様であっても電極芯棒保持部１２Ｂとすることができる。図２には他の電極芯棒保持部の態様について示す。図２に示すような、側管部１２と一体となった電極芯棒保持部１２Ｂを形成することも出来る。
電極芯棒１４の基端側（先端とは反対側）が側管部１２内で、封止用閉塞体１２Ｃの周囲に配置された、金属板１７、金属箔１８、金属板１９を介して外部リード２１に電気的に接続され、給電される。側管部１２には金属箔１８が埋設されており、気密封止構造が形成される。金属箔１８は電流量を確保するために複数配置される。

電極本体１３Ｃは電極芯棒１４よりも大径の略円柱状であり、先端は円錐台状により構成されている。電極本体１３Ｃは、電極芯棒１４を嵌合することで支持してもよいし、これら電極本体１３Ｃおよび電極芯棒１４を一部材により一体に形成してもよい。
電極本体１３Ａは電極芯棒１４よりも大径の略円柱状であり、先端は円錐台状や略砲弾型により構成されている。陰極同様に、電極本体１３Ａは、電極芯棒１４を嵌合することで支持してもよいし、これら電極本体１３Ａおよび電極芯棒１４を一部材により一体に形成してもよい。

電極芯棒１４の外周には伝熱抑制体１６が取り付けられる。取り付け方法について、種々の方法によって適宜取り付けられるものであるので、具体的態様については後述する。図３（ａ）は伝熱抑制体の全体斜視図であり、図３（ｂ）には電極芯棒に装着した伝熱抑制体を電極軸方向に平行な平面で切断した断面図を示す。ここで説明の便宜のため、伝熱抑制体１６の上端面１６５から下端面１６６に向かう方向を「軸方向」、軸方向に直交する平面で切断した断面において、電極芯棒１４の中心から外周に向かう方向を「径方向」とする。

図３（ａ）において、伝熱抑制体１６は中空肉厚体であり、例えば略円筒状に形成される。上端面１６５の中央部から軸方向に沿って、下端面１６６まで、電極芯棒１４を貫通させる貫通孔１６７が形成される。そして、伝熱抑制体１６の側面外周には、電極芯棒１４と離間してゲッター用金属部材１５が取り付けられる。
伝熱抑制体１６は、石英ガラス、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、または酸化ジルコニウム（Ｚｒ_２Ｏ_３）のいずれかの材料よりなるものである。上記の物質は熱伝導率が低い材料であり、そのいずれもが常温で１０Ｗ／ｍ／Ｋ以下であって、電極芯棒１４を構成する材料、例えばタングステン、よりも低い。さらに、これらの材料は高融点であり、ランプ点灯中に溶融することもない。

図３（ｂ）において、ゲッター用金属部材１５は、線状材より構成され、伝熱抑制体１６の側面外周に周方向にしっかりと巻き付けられ、コイル状に取り付けられている。
ゲッター用金属部材１５の形状はどのようなものでもよく、例えば板状材を巻きつけることもできる。また、材料として、タンタル、ジルコニウム、ニオブなどが水素ゲッター用金属として好適に用いられる。

伝熱抑制体１６およびゲッター用金属部材１５は、水素ガスの対流が活発な領域である、発光管１０の中央に位置する球状の発光部１１内のうち、電極芯棒１４の、電極芯棒保持部１２Ｂの端部１２Ｄから電極本体に向けて突出する部分の周囲（以下電極本体近傍という）に設けられることが好ましい。
取り付け位置は陰極側か陽極側かを制限するものではなく、少なくとも一方または両方の位置に取り付けて効果を得ることができる。

上記構成に係る放電ランプにおいては、ゲッター用金属部材１５は伝熱抑制体１６の側面外周に取り付けられるので、点灯時に高温となる電極芯棒１４と離間させて取り付けることが出来るとともに、伝熱抑制体１６は、石英ガラス等の熱伝導率の低い材料を用いるので、熱抵抗として作用し、ゲッター用金属部材１５への熱を伝わりにくくし、温度上昇を抑制して、電極芯棒１４に直接取り付ける場合よりも温度を下げることが出来る。すなわち、ゲッター用金属部材１５の水素吸蔵量を増加させることで水素ゲッター用金属として好適に機能させることが出来る。

また、ゲッター用金属部材１５を伝熱抑制体１６に保持させて取り付けることによって、製造時において、発光部１１内の電極本体近傍に容易に設置することが出来る。不純物となる水素は、ランプ点灯時には発光部１１内で対流している。
ここで、図２を用いて説明する。図２において、矢印Ａは水素の対流の一例を表すものである。このように、発光部１１内で対流する水素は、発光管１０の内壁に沿って下降した後、電極芯棒保持部１２Ｂによって流路を遮られて、ゲッター用金属部材１５と接触することとなる。
すなわち、ゲッター用金属部材１５と水素との接触の機会が増加し、水素を確実に吸蔵することが出来る。
以上より、発光管１０の内壁に水素成分が含まれていて、点灯時の高温によって空間Ｓ内に放出されたとしても、伝熱抑制体１６によってゲッター用金属部材の１５の温度上昇を抑制して温度を低下させ、水素吸蔵量を増加させることによって、当該水素を除去し、ランプのチラツキを低減することが出来る。

また、放電ランプ１を、その管軸を垂直方向に立てて点灯させ、伝熱抑制体１６およびゲッター用金属部材１５を上側の電極芯棒に取り付ける場合にあっては、一般的に温度は上方に位置する電極側が高温とはなるが、ゲッター用金属部材１５が径方向に電極芯棒１４と離間するため、従来の態様と比して、当然温度が下がることとなる。また、管軸を水平方向として点灯させた場合においても効果を奏する。

また、ランプ点灯時の電極芯棒１４の温度は、側管部１２に近いほど低温となるが、上記のように伝熱抑制体１６は、電極芯棒１４とゲッター用金属１５とを径方向に離間させて温度上昇を抑制するものであるため、電極芯棒１４の、電極芯棒保持部１２Ｂから電極本体１３Ｃの間であれば、軸方向の取り付け位置を制限されるものではない。

なお、上記では伝熱抑制体１６の形状は円筒状であるとして説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば断面矩形状である角筒状のものも含まれるように、電極芯棒１４を貫通する貫通孔を有しているとともに、電極芯棒１４とゲッター用金属１５とを径方向に離間できる肉厚があればよく、伝熱抑制体１６の断面等の形状については他の形状とすることができるものである。

次にゲッター用金属部材を伝熱抑制体に保持する他の方法について図を用いて説明する。
図４は、ゲッター用金属部材１５を伝熱抑制体１６に保持する方法を説明するための、伝熱抑制体近傍での拡大断面図である。
図４において、電極芯棒１４の外周に取り付けられた伝熱抑制体１６は、その一部を径方向に縮径させて縮径部１６Ａを設けている。通常、ゲッター用金属部材１５は、伝熱抑制体１６からずれることはないが、縮径部１６Ａを設けることで、ゲッター用金属部材１５を確実に保持することができる。
このように伝熱抑制体を用いれば、様々なゲッター材に対応した保持機構を適宜設けることもできる。

次に、伝熱抑制体を電極芯棒に取り付ける方法について図を用いて説明する。
図５は、伝熱抑制体１６を、電極芯棒１４に取り付ける方法を説明するための、伝熱抑制体近傍での拡大断面図であり、（ａ）は金属部材により保持する形態での拡大断面図、（ｂ）は電極芯棒に加工を施した形態での拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）における伝熱抑制体を構成する伝熱抑制部材の全体斜視図である。（ｄ）は、電極芯棒保持部１２Ｂを利用して伝熱抑制体を設ける態様の拡大断面図である。

図５（ａ）において、電極芯棒１４の外周には、前記第一の実施形態と同様の伝熱抑制体１６が取り付けられているとともに、金属部材１５２が直接的に巻き付けて取り付けられている。これら金属部材１５２は、伝熱抑制体１６から見て軸方向の両側に設置され、各々が伝熱抑制体１６の上端面１６５、および下端面１６６に当接し、これを挟持している。

また、図５（ａ）の金属部材１５２をタンタル等の金属によって構成した場合には以下のような効果もある。タンタルは酸素、炭酸ガスに対しては１３００〜１７００℃程度の高温においてもゲッターとして好適に使用することができることが知られている（特許文献１：特許３０７７５３８）。すなわち、水素ゲッター用金属として好適に機能するゲッター用金属部材１５とは異なる温度となるゲッター用金属として働き、空間Ｓ内の酸素、炭酸ガスを捕捉することができる。

また、伝熱抑制体１６は以下のようにも取り付けられる。
図５（ｂ）において、電極芯棒１４には、径の細い縮径部１４１を設けてある。この縮径部１４１に対して、図５（ｃ）のように伝熱抑制体１６を半割りにした伝熱抑制部材１６１、１６２を嵌入し、互いに当接させて合体するとともに、これらをコイル状のゲッター用金属部材１５を巻きつけて固定することもできる。

また、図５（ｄ）において、電極芯棒保持部１２Ｂはその発光部１１側の端部の一部を電極本体１３Ｃに向けて突出させて延在させ、伝熱抑制体１６の役割を果たすゲッター用金属保持部１６Ｂとすることもできる。この場合、電極芯棒保持部１２Ｂと伝熱抑制体１６を一部材により一体に構成して実現できるし、伝熱抑制体が落下することも無い。

また、電極芯棒１４に、例えばモリブデン箔などの金属箔を直接巻きつけて、伝熱抑制体１６と電極芯棒１４との隙間を埋めることにより固定することも出来る。あるいは、モリブデンなどの金属板材をＬ字形にして電極芯棒１４に溶接等によって取り付け、伝熱抑制体１６のストッパとすることもできる。

次に、本発明の第二の実施形態に係る放電ランプについて図６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を用いて説明する。図６（ａ）は、本発明の第二の実施形態に係る放電ランプにおける、伝熱抑制体近傍の拡大断面図であり、図６（ｂ）は、その他の例であり同様である。また、図６（ｃ）は、図６（ｂ）におけるB−B’断面図である。
当該実施形態においては、前記第一の実施形態と前記伝熱抑制体の形状のみが相違するので、その他同一の構成については説明を省略し、相違点のみについて説明する。

図６（ａ）において、電極芯棒１４の外周には、前記第一の実施形態と同様の伝熱抑制体１６が取り付けられている。伝熱抑制体１６には、上端面から軸方向に沿って下方に、また下端面から軸方向に沿って上方に、凹状となるように凹所１６Ｓ１が全周にわたって形成されている。すなわち当該伝熱抑制体１６の上端面と下端面の中間部には、電極芯棒１４からゲッター用金属部材１５に向かう径方向の伝熱経路に、凹所１６Ｓ１によって挟まれた伝熱隘路１６Nを有する。
また、伝熱隘路１６Nは以下のような方法によっても形成することができる。図６（ｂ）において、電極芯棒１４に取り付けられた伝熱抑制体１６に対して、前記貫通孔とは異なる位置に、軸方向に沿って貫通する空間１６Ｓ２を形成することにより、図６（ｃ）のように、電極芯棒１４からゲッター用金属部材１５に向かう径方向の伝熱経路には、空間１６Ｓ２によって挟まれた伝熱隘路１６Nを有する。

上記構成にかかる放電ランプにおいては、伝熱抑制体１６の外面に凹所１６Ｓ１、または空間１６Ｓ２を設けることで、電極芯棒１４からゲッター用金属部材１５への熱を伝わりにくくすることで、よりゲッター用金属部材１５の温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態は図のような構成に限られるものではなく、伝熱抑制体１６の外面に凹所や切欠き、または内部に空間を設けて熱を伝わりにくくするものであれば、どのようなものであっても同様の効果を奏することができる。

以上のように、上記では高圧水銀放電ランプを例として説明したが、本発明は、封入する発光種が水銀を含まないキセノンを主体とするガスである、ショートアーク型キセノン放電ランプに用いることも可能である。

図７は、本発明の実施形態に係るキセノン放電ランプの概略断面図である。
放電ランプ２は、石英ガラスよりなる発光部２２、および側管部２３を具備する発光管２０と、発光部２２の内部において、互いに対向するよう設けられた陰極本体２４および陽極本体２５よりなる電極とから構成されている。
略球状をした発光部２２の内部にはキセノンを主体とする希ガスが封入され、発光管２２の両端には側管部２３が一体に連設されている。陰極本体２４および陽極本体２５は、それぞれ電極芯棒２６の先端に嵌合されている。側管部２３の発光部２２側の内部には、石英ガラスよりなる電極芯棒保持部２７を有しており、陰極２４および陽極２５を支持する電極芯棒２６が、電極芯棒保持部２７の中心に形成された貫通孔に貫通される。当該電極芯棒保持部２７は、例えば、それが位置する側管部２３が加熱により絞り込み部を形成されることにより、発光管２０に支持される。

側管部２３内には段継ぎガラス２８が配置され、段継ぎガラス２８の一端側は側管部２３の端部と溶着されるとともに、側管部材である石英ガラスと膨張係数が適合するガラスよりなり、当該段継ぎガラス２８の他端側は、電極芯棒２６と封着されるとともに、当該電極棒芯２６を構成しているタングステン等と膨張係数が適合するガラスよりなる。
また、一対の電極芯棒２６は、段継ぎガラス２８から放電ランプ２の外部に突出しており、その伸び出した部分に、図示しない給電機構が接続される。

発光部２２内部に位置する電極芯棒２６の外周には、前記第一の実施形態と同様の伝熱抑制体１６が取り付けられているとともに、ゲッター用金属部材１５が電極芯棒２７とは離間して、伝熱抑制体１６の側面外周に巻回して取り付けられている。

上記構成に係る放電ランプにおいては、伝熱抑制体１６を介してゲッター用金属部材を取り付けることによって、当該ゲッター用金属部材１５は高温となる電極芯棒２６と離間することにより温度上昇が抑制され、水素吸蔵量を増加させることができる。
なお、前記したゲッター用保持部材を保持する方法、伝熱抑制体を取り付ける方法などについても当然適用できうるものである。

以下に、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。実験に供するため、図１に示す構成に基づいて作製した放電ランプを用いて、種々の条件で照度変動率の測定を行った。
実験に用いた放電ランプは以下の仕様のものである。
発光管内容積は、１×１０^−３ｍ^３、キセノン封入量は、８×１０^４Ｐａ、水銀封入量は、３５ｍｇ／ｍｍ^３、電極間距離は１×１０^−２ｍとした。
伝熱抑制体１６の形状は円筒状であり、上端面１６５から下端面１６６までが１０ｍｍ、貫通孔１６７の直径が８ｍｍ、径方向の肉厚が３ｍｍである。
点灯は、陰極側を下方に位置させた垂直点灯方式であり、伝熱抑制体１６は陰極にのみ取り付け、取り付け位置は、上端面１６５が電極の先端から軸方向に５０ｍｍ離間する位置とした。ゲッター用金属１５はコイル状のものを、伝熱抑制体１６の側面外周の、上端面と下端面の中間点近傍に巻回してとりつけた。

実際に照度変動率の測定を行った種々の比較条件は以下のとおりである。
水素を１０Ｐａ程度封入した、定格入力が１２ｋｗのランプにおいて、本発明の実施例の他に、比較例として従来のようにゲッター用金属を電極芯棒に直接取り付けたサンプルをそれぞれ用意した。
ゲッター用金属の種類については、それぞれの材料特性による水素吸蔵量に基づいて、一例としてタンタル（Ｔａ）２．０ｇと、ジルコニウム（Ｚｒ）０．１ｇを取り付けたサンプルをそれぞれ用意した。
また、比較のために水素を封入しないサンプルについても同様の測定を行った。

ここで、照度変動率の算出方法を説明する。
まず、放電ランプを露光装置に取り付け、そのレチクル（マスク）面に照度計を設置した。次に放電ランプの照度が安定となるまで点灯した後、一定時間のあいだ照度を測定した。測定した1秒間の照度の最大値と最小値の差を平均値で除して、さらに１００を乗ずることによって、照度変動率（％）を算出した。

図８に種々の条件下での放電ランプの照度変動率の測定結果を示す。
図に示す結果より、まず、伝熱抑制体を用いないランプにおいては、いずれのゲッター用金属を用いた場合であっても、水素を封入しないランプに比して、水素を封入したランプは照度変動率が高くなった。これにより、チラツキの原因が水素であることがわかった。
そして、放電ランプの空間内に水素を封入したランプにおいては、いずれのゲッター用金属を用いた場合であっても、伝熱抑制体を用いたランプは照度変動率が低いことがわかった。

ランプ点灯中の温度を放射温度計により測定したところ、電極芯棒の、伝熱抑制体の上端面と対向する位置における温度は約１３００℃であり、下端面と対向する位置では約１１００℃であった。よって、電極芯棒の、伝熱抑制体の上端面と下端面の中間点近傍における温度は約１２００℃程度であることが推定できる。また、伝熱抑制体の外周側面において、上端面と下端面の中間点の温度は約９００℃であった。したがって、上記仕様の放電ランプにおいては、ゲッター用金属の温度は、直接に電極芯棒に取り付けた場合に比して約３００度低下していることがわかった。すなわち、本発明の実施例に係る伝熱抑制体を設けたことにより、ゲッター用金属部材の温度を下げる効果が得られ、水素吸蔵量が増加したため、照度変動率が低下したものと考えられる。

また、ジルコニウムをゲッター用金属部材に用いた従来のランプにおいては、高温によりジルコニウムが蒸発して飛散し、管壁に付着した。本発明の実施例においては、温度を下げることでジルコニウムをゲッター用金属として利用する際に発生するこのような不具合を防ぐ効果があることもわかった。

ニオブについても、温度上昇にともなって水素吸蔵量が減少する材料の１つであるとともに、ジルコニウムよりも融点の高い物質であるから、当然本発明を適用することができる。

本発明の第一の実施形態に係る放電ランプ全体を示す概略断面図である。 本発明にかかる電極芯棒保持部の他の一例を示す概略断面図である。 （ａ）は伝熱抑制体の全体斜視図であり（ｂ）には伝熱抑制体近傍の断面図を示す。 ゲッター用金属を伝熱抑制体に保持する方法について説明するための断面図である。 （ａ）および（ｂ）は伝熱抑制体を電極芯棒に取り付ける方法について説明するための伝熱抑制体近傍の断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の伝熱抑制部材の全体斜視図であり、（ｄ）は、電極芯棒保持用筒体を用いて伝熱抑制体を設けた断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る放電ランプの伝熱抑制体近傍の断面図を示す。 本発明の実施形態に係るキセノン放電ランプ全体を示す概略断面図である。 本発明の実験結果を示す表である。 従来の放電ランプの全体を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 放電ランプ
１０ 発光管
１１ 発光部
１２ 側管部
１２Ｂ 電極芯棒保持部
１２Ｃ 封止用閉塞体
１２Ｄ 端部
１３Ａ 陽極本体
１３Ｃ 陰極本体
１４ 電極芯棒
１４１ 縮径部
１５ ゲッター用金属部材
１５２ 金属部材
１６ 伝熱抑制体
１６１ 伝熱抑制部材
１６２ 伝熱抑制部材
１６５ 上端面
１６６ 下端面
１６７ 貫通孔
１６Ａ 縮径部
１６Ｂ ゲッター用金属保持部
１６Ｎ 伝熱隘路
１６Ｓ１ 凹所
１６Ｓ２ 空間
１７ 金属板
１８ 金属箔
１９ 金属板
２１ 外部リード
２ 放電ランプ
２０ 発光管
２２ 発光部
２３ 封止部
２４ 陰極本体
２５ 陽極本体
２６ 電極芯棒
２７ 電極芯棒保持部
２８ 段継ぎガラス
Ｓ 空間

Claims (5)

1. 発光管内に水銀および希ガス、または希ガスが封入され、
   電極芯棒と、該電極芯棒の先端に位置する電極本体とを具備する電極が対向配置され、
   電極芯棒保持部を具備する放電ランプにおいて、
   前記電極芯棒の材料よりも熱伝導率の低い材料からなる伝熱抑制体が、前記電極芯棒保持部の端部から前記電極本体に向けて突出する該電極芯棒の外周に設けられ、
   ゲッター用金属部材が、該伝熱抑制体を介して、該電極芯棒とは離間して取り付けられていることを特徴とする放電ランプ。
2. 前記伝熱抑制体は、前記電極芯棒保持部と一部材により一体に構成されることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
3. 前記伝熱抑制体は、石英ガラス、酸化アルミニウム、酸化チタン、または酸化ジルコニウムのいずれかよりなることを特徴とする請求項１または２に記載の放電ランプ。
4. 前記伝熱抑制体は、該伝熱抑制体の外面に凹所、および／または内部に空間を設けることで形成された伝熱隘路を具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の放電ランプ。
5. 前記ゲッター用金属部材は、タンタル、ジルコニウム、ニオブのいずれかよりなる線状もしくは板状の金属部材からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の放電ランプ。

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