[发明专利]短弧型放电灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种短弧型放电灯(以下称为“放电灯”)，尤其是涉及一种短弧型放电灯的阳极构造。

背景技术

现有的放电灯具备中央部鼓出的石英玻璃制发光管、以及在该发光管的鼓出部的内部相对配置的阳极与阴极。阳极在与阴极相对的前端具有平坦的前端面。阴极形成为与阳极相对的前端向着前端外径逐渐变细的圆锥状。当向该放电灯通电时，从阴极放出的电子与灯内的气体冲撞而生成带电粒子。该带电粒子重复冲撞使得封入发光管内部的物质例如水银成为等离子体状态，而在两极间形成电弧。

并且，周知的是，等离子体中的电子流过阳极侧，与阳极的前端面冲撞。受到电子冲撞的阳极前端面是平坦的，因而阳极中央部的电场强度比周边部强，电流被其强电场吸引而流进阳极中央部，阳极中央部变为高温，并且被蒸发而消耗。

如此地，当阳极消耗时，蒸发的阳极构成物质附着于发光管的内壁，产生发光管的内壁面黑化的问题。并且，当发光管的内壁面的黑化进展，来自放电灯的放射束会降低，由于照射面上必需的放射照度不足，因而必须将放电灯更换为新的灯。

因此，一直以来都在研究在放电灯点灯时，通过抑制阳极的温度上升，延迟阳极的消耗与发光管内壁面黑化的进展，来得到高放射照度维持率的对策。

在专利文献1中公开了在阳极的除了前端部的侧面上烧结由碳化钨(WC)、碳化钽(TaC)与钨(W)构成的混合物以形成多孔质层的阳极。该专利文献1中记载了该多孔质层与母材的密接性优异，因而能够适当抑制阳极的温度上升，能够减少阳极的消耗与发光管的内壁面的黑化，可延长放电灯的寿命。

并且，在专利文献2、3及4中，如图7所示，与阴极90相对的阳极80的前端部设有凹部81。该凹部81形成为接近在接受从阴极90放出的电子之处所发生的电场强度。根据上述文献，在阳极80表面的电流密度分布被分散，阳极80的消耗变少，发光管内壁面的黑化的进展被延迟，由此，可得到高放射照度维持率，可延长放电灯的寿命。

上述各专利文献1～4中公开的技术均着眼于延长放电灯的寿命，即提高放射照度维持率。

专利文献1日本专利第3598475号(日本特开平09-115479号公报)

专利文献2日本专利第3136511号(日本特开平10-283988号公报)

专利文献3日本专利第4054198号(日本特开2003-234083号公报)

专利文献4日本专利第4132879号(日本特开2003-257365号公报)

然而，一般用于曝光装置的放电灯的放射照度维持率必须较高，但除此之外也要求高放射亮度，即也要求高放射束。

并且，本发明人等在至今为止的灯所具有的高放射照度维持率的基础上，对于提供高放射亮度亦即高放射束的放电灯进行研究，在本申请之前，作为日本特愿2009-154651号进行了专利申请。

该专利申请大致如下所述。通过在阳极前端面上设置由阳极内壁面、平坦的阳极内底面、及环状角部构成的凹部，使得凹部的各点与阴极的电极间距离变化，在阳极中心轴位置与环状角部位置的两处得到电场强度的峰值，该阳极中心轴位置的电场强度的峰值可以起到维持放电灯的放射亮度的作用，另外环状角部位置的电场强度的峰值吸引电子而提升该部分的电流密度，从而缓和阳极前端面上的一部分区域的局部性电流集中，从而起到抑制阳极的消耗的作用。

以下，基于图1及图2详细地说明上述专利申请的内容。

图1是表示放电灯的结构的概略剖视图。

放电灯10具备由大约球状地形成的发光部11及分别连续于发光部11的两端的直管状的封固部12A、12B构成的发光管。发光管例如由石英玻璃一体地形成。在封固部12A、12B上分别装设具有圆筒形状的供电用的灯头13A、13B。

在形成于发光管的内部的放电空间S中，阴极2与阳极3互相相对配置在阳极中心轴L上，并且封入有发光物质。

作为发光物质，封入有氙气、氩气及氪气的至少1种以上以及水银。作为发光物质，也可以将上述稀有气体及水银仅封入一方。

阴极2，通过钨等一体地形成有被保持于封固部12A且面向放电空间S的圆柱状的胴部2A以及连续于胴部2A形成为向着前端外径逐渐变细的圆锥状的前端部2B。

阳极3，通过例如钨一体地形成有圆柱状胴部3A，以及分别连续于胴部3A的前端侧与后端侧形成的圆锥台部3B、3C。在后端侧的圆锥台3C一体地连续有比胴部3A小径的杆状引线部(未图示)，引线部被保持在封固部12B。