[发明专利]高压气体放电灯的冷却装置和聚光器

说明书

技术领域

本发明涉及高压气体放电灯，具体涉及高压气体放电灯的冷却装置和聚光器。

背景技术

在投影曝光设备如半导体器件IC/LED制造/投影设备/医疗器械等制造技术中，常常需要使用达上千瓦或更大功率的高压气体放电灯。在其他条件不变的情况下，更大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等的制造效率。

高压气体放电灯必须工作在沿其轴线方向温度可控制的环境中，以保证其发光效率和使用寿命，同时在大多数情况下，将其置于一个聚光器件的焦点上以得到具有较高光功率密度和均匀性的出射光源，此聚光器件一般由内表面镀反射膜的玻璃或金属制成，也需要控制其温度以保证正常工作。因此，带有高压气体放电灯的装置必须具有性能良好的冷却系统。

在现有技术中，对高压气体放电灯的冷却大多采用气体冷却，如专利US6736527B1中，针对放电灯的电极座部位，采用导流装置将冷却气体导入至电极座，这样其冷却与放电灯玻璃泡的相互隔离，可以达到控制放电灯不同部位温度的目的。又如专利CN1873905A中，采用导流装置将冷却气体导入至玻璃泡部位，同样可以达到上述目的。上述专利中气体冷却的方法虽然可以达到控制不同部位温度的目的，但是对于大功率高压气体放电灯来说，冷却效果不佳，同时因为冷却过程中需要更大流量的冷却气体，容易引起额外的噪声振动问题。

对于聚光器的设计，特别是聚光器的冷却方法设计，如在专利US20070025107A1中，采用多组挠性的散热翅结构，以多点接触方式与聚光器的不规则外表面连接，首先将其吸收的高压气体放电灯的热量传导至散热翅上，然后以水冷或气体冷却方式加以冷却，这种冷却方式采用的挠性散热翅结构制造工艺复杂，且热传导接触面积不容易保证，从而增大热阻，降低散热效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供高压气体放电灯的冷却装置和聚光器，结合高压气体放电灯的冷却装置和聚光器，不但解决由于高压气体放电灯气体冷却过程中由于气体流量过大所引起的噪声振动等对光源装置内零部件的影响，而且通过对聚光器件的冷却，实现聚光器件的散热及温度控制。

为解决上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种高压放电灯的冷却装置，包括：半导体制冷器，位于所述高压气体放电灯的阴极，与所述阴极配合连接；所述半导体制冷器与所述高压气体放电灯的阴极进行热交换，降低所述阴极部位的温度。所述冷却装置还包括：气流产生装置，用以产生冷却气流；导流装置，引导所述冷却气流至所述高压气体放电灯的阳极和玻璃泡，所述冷却气流与所述高压气体放电灯的阳极和玻璃泡部分进行热交换，将热气排出。

进一步地，所述半导体制冷器包括半导体制冷环和热端散热器。所述半导体制冷环至少由一系列环形排列串并混联布置的N型和P型半导体组成。所述半导体制冷环的冷端与所述高压气体放电灯的阴极配合连接，所述半导体制冷环的热端与所述热端散热器配合连接。所述热端散热器为水冷散热器。所述半导体制冷环还包括：一系列环形布置的导电金属片，连接所述N型半导体和P型半导体；热端陶瓷片和冷端陶瓷片，用于所述N型半导体和P型半导体的绝缘。所述半导体制冷环的冷端与所述高压气体放电灯的阴极之间有薄型导热垫片。所述半导体制冷环的热端与所述热端散热器之间有薄型导热垫片。所述热端陶瓷片分成沿所述半导体制冷环中心轴线环形对称分布并依次排列的第一热端陶瓷片、第二热端陶瓷片和第三热端陶瓷片，所述第一热端陶瓷片与所述第二热端陶瓷片之间的空隙、所述第二热端陶瓷片与所述第三热端陶瓷片之间的空隙以及所述第三热端陶瓷片与所述第一热端陶瓷片之间的空隙均用耐热柔性材料填充连接。所述冷端陶瓷片分成沿所述半导体制冷环中心轴线环形对称分布并依次排列的第一冷端陶瓷片、第二冷端陶瓷片和第三冷端陶瓷片，所述第一冷端陶瓷片与所述第二冷端陶瓷片之间的空隙、所述第二冷端陶瓷片与所述第三冷端陶瓷片之间的空隙以及所述第三冷端陶瓷片与所述第一冷端陶瓷片之间的空隙均用耐热柔性材料填充连接。

本发明的另外一个目的是提供一种具有冷却装置的聚光器，所述聚光器上相对所述高压气体放电灯玻璃泡的一面有水冷散热器。所述水冷散热器由三个沿所述聚光器中心轴线对称布置的第一水冷散热器、第二水冷散热器和第三水冷散热器组成。所述第一水冷散热器与所述聚光器之间均有导热胶；所述第二水冷散热器与所述聚光器之间有导热胶；所述第三水冷散热器与所述聚光器之间有导热胶。