[发明专利]带冷却系统的高功率光源灯室

说明书

技术领域

本发明属于高功率光源冷却领域，尤其涉及一种带冷却系统的高功率光源灯室。

背景技术

在半导体制造技术中，常常需要使用达上千瓦或更高功率的汞灯光源，更高功率的光源意味着更大的曝光产率，有利于提高半导体器件的制造效率。例如集成电路，液晶显示器件等。为了保证光源的正常工作温度，需要对灯室进行冷却。

在现有的高功率灯室冷却系统中，大多数采用风冷和被动散热相结合的方式，或采用液冷方式。所谓风冷或液冷是指利用流动的空气或液体带走热量。所谓被动散热是指利用散热片把热量自然的散发到空气当中。对于一般功率的灯室，采用风冷和被动散热相结合的方式能有效散热，如专利CN183905，US5626416，JP062156等都是利用简单的风机产生气流再加以简单的风道设置而构成强制对流冷却功能的，他们的散热效能都不大，只能用于一般几百瓦的灯室。

在更高功率的灯室中，比较流行的冷却技术是液冷和喷嘴风冷。如专利CN1613136，其特点是具有围绕灯泡的密封透明套管，充满循环流动的冷却液，属于液冷方式。该专利能用于400瓦到7000瓦的高压气体放电灯泡，冷却效果好且冷却较均匀，但其缺点也很明显：制作难度高，流动的冷却液可能会对光强减弱和产生不稳定影响，不利于曝光剂量准确。喷嘴风冷专利CN1788329，US6031320都具有喷气嘴，局部冷却效果佳，但对于整个灯室的冷却效果很低。

发明内容

为解决以上常见的缺陷，提高高功率光源灯室的散热性能，本发明提供了一种带冷却系统的高功率光源灯室，包括灯室外壁，一被冷却汞灯；一椭球反射镜，底部设有开口可安放汞灯；一底部开口外表面围绕有冷却水管的金属外壳；椭球反射镜与金属外壳形状相同，并对应安装在金属外壳内，两者之间留有空隙形成风道，底部开口吻合形成进风口；汞灯与椭球反射镜由底座和固定支架固定在灯室内；另外还设有一水冷循环系统用于冷却水管的供水和一冷光镜冷却模块。

椭球反射镜、金属外壳之间的底部开口处设有由螺纹旋杆旋动控制位置的风冷分流块，可调节进入椭球反射镜内部以及其与金属外壳之间间隙的风量大小。

冷光镜冷却模块设于汞灯上方，包括冷光镜，散热片和冷却水管，与灯室外壁具有相同的倾斜角度形成风道，顶部设有出风口，冷却水管分布在散热片的散热翅间，并在顶部出风口设置成曲回状。散热片底部与冷光镜背部相结合，之间涂有硅胶，散热翅沿风道气流方向设置。冷光镜还带有一微调旋钮，用于精确调整光轴。

在灯室的进风口与出风口外均设有风机，用于形成冷却风流。

本发明结合了被动散热和风冷，水冷的方式，大大提高了高功率光源灯室的散热性能，并且能使灯室内的各部位置均匀冷却。

附图说明

图1为带冷却系统的高功率光源灯室的整体结构图；

图2为灯室汞灯电极冷却的局部示意图；

图3为冷光镜冷却模块的结构示意图；

具体实施方式

先结合说明书附图介绍本发明一个具体实施例的结构：

如图1，灯室底部有开口1，底座2正对开口处有圆孔3，用于安放汞灯4和作为进风口，进风口外设有风机23。底座2用于固定与椭球反射镜5有相同形状的金属外壳6，金属外壳6与椭球反射镜5之间间隙形成风道7，8。XYZ位置调节器9固定于底座2下，并与汞灯4的一个电极10连接。利用XYZ位置调节器9可以微调汞灯4在椭球反射镜5中的位置。支架11用于固定椭球反射镜5。冷光镜12带有一个微调旋钮13，用于精确调整光轴。与冷光镜模块对应的灯室外壁14具有相同的倾斜角度，之间形成一个风道15。出风口16位于冷光镜12顶部，风道15的末端，此处的冷却水管呈曲回形设置。外部设有风机29。

如图2，椭球反射镜底部的风冷分流块30，其形状是围绕着电极10的圆环，上下两端具有尖锐形状，在分气流的同时有利于减少对气流的阻力，材料可用良导热性金属或绝热橡胶。螺纹旋杆31与分流块连接，通过旋动螺纹旋杆31带动分流块30上下移动。通过分流块的上下移动能够改变气流量在风道7，8和24，25的分配比例。

如图3，冷光镜12背部与一个铝制散热片20的底部相结合，由于两表面不能充分接触，须在它们之间涂以一层硅胶21，使冷光镜12与散热片20传热面积大大增加，提高散热效果。散热片20的散热翅22与风道15的气流方向一致，冷却水管18分布于散热翅间。

下面详细阐述本发明所述灯室的冷却原理：