放電管的製作方法
2023-05-15 07:06:16
專利名稱：放電管的製作方法
技術領域：
本發明涉及放電管。尤其涉及作為投影裝置、光化學反應裝置、檢查裝置的光源使用的短弧(ジョ一トア一ク)型放電管。
背景技術：
放電管從發光物質、電極間距離和發光管內壓力的觀點看可分類成數种放電管，其中，按發光物質分類，放電管有以氙氣為發光物質的氙燈、以水銀為發光物質的水銀燈、以水銀以外的稀土類金屬等為發光物質的金屬滷化物燈等。並且，按電極間距離分類，有短弧型放電管和長弧(ロングア一ク)型放電管。另外，按發光管內的蒸氣分類，有低壓放電管、高壓放電管、超高壓放電管等。
其中，短弧型高壓水銀燈，用耐熱溫度高的石英玻璃作為發光管，其內部，鎢制電極以2～12mm的間隙進行布置，另外，發光管內部封入點亮時蒸氣壓力為105Pa～107pa的水銀或氬等氣體作為發光物質。
該短弧型高壓水銀燈的優點是電極間距離短，能達到高亮度，所以，早已廣泛應用於光刻(リソグラフイ一)的曝光用光源。
另一方面，近幾年，引人注目的是作為曝光用光源，不僅用於半導體晶片，而且用於液晶基板，尤其大面積的液晶顯示器用的液晶基板的曝光。從製造工序中提高生產率的觀點來看，該放電管作為光源燈也迫切要求提高輸出功率。
若通過提高放電管的功率而使額定消耗功率增大，則流入到放電管內的電流值大體上呈增大趨勢，雖然也與電流、電壓的設計值有關。
因此，產生的問題是電極(尤其是直流點亮的陽極)受電子衝撞的量增大，容易升溫、熔化。並且，不僅限於陽極，而且按垂直方向布置的放電管，位於上側的電極受到發光管內的熱對流等的影響，容易受到電弧的熱，同樣使溫度升高、被熔化。
再者，也產生這樣的問題，電極、尤其前端部分若熔化，則不僅電弧不穩定，而且，構成電極的物質進行蒸發，附著在發光管的內表面上，使輻射輸出功率降低。
這種現象並非僅限於短弧型高壓水銀燈，而且在放電管增大輸出的情況下，一般都會產生這種問題。過去提出的解決這一問題的結構和方法是在放電管的外部設置氣冷機構，強制進行氣冷。並且，進一步又提出了所謂水冷式放電管(例如，日本專利3075904號)，即在大功率的放電管中，在電極的內部設置冷卻水的流路，使冷卻水流入到電極內部。專利文獻1為專利第3075094號。
但是，作為提高放電管的功率的措施，在放電管外部設置氣冷機構，強制進行冷卻，此方法儘管採用冷卻機構，但能夠進入放電管內電流值很有限，很難提高功率。該電流極限值，根據放電管的種類和布置環境的不同而多少有些差異，但能送入放電管內的電流值大體上為200A，超過這之上的高電流化實際使用上是不可能的。
並且，水冷式放電管，因為向電極內部引入水和排出水，所以，放電管體積當然要增大，而且，在放電管的周圍還必須設置循環泵和冷卻水的供給和排出設備，冷卻機構的體積比放電管大很多倍。所以，水冷方法也許能適用於某些特定用途，但這种放電管缺乏廣泛的通用性，尤其不能適用於淨化間內所用的光刻用的曝光機光源。
再者，僅依靠強制冷卻機構的方法，在發光管的內部容易形成最冷點部分，在該部分水銀等封入物質停留在未蒸發的狀態下。在此情況下，不僅放電管得不到規定的工作電壓，而且，達不到預期的輻射光量和亮度。再有，在發光管內部在溫度下降過多的情況下，電極間形成的電弧不穩定，放電管閃爍發光。
發明的內容因此，本發明所要解決的問題是針對上述問題的，其目的是提供一種不增大放電管及其周圍設備的體積即可增大流入放電管內的電流的大功率放電管。
為了解決上述問題，涉及第1發明的放電管，在發光管內部一對電極布置成互相對置，其特徵在於至少有一個電極備有在內部形成了密封空間的電極主體、以及被封入到該密封空間內的傳熱體，該傳熱體由金屬構成，該金屬的導熱係數高於構成電極主體的金屬的導熱係數。
並且，電極主體，其特徵在於利用以鎢為主要成分的金屬構成。在此情況下，電極主體，互相對面的電極側的壁厚最好為2mm以上10mm以下，並且，最好在該電極側的壁上摻雜鉀，其濃度為1wt.ppm以上50wt.ppm以下(重量百分比)。
另外，傳熱體中包括金、銀和銅中的任一種金屬。
並且，涉及第2發明的放電管，在發光管內部一對電極布置成互相對置，其特徵在於至少有一個電極備有在內部形成了密封空間的電極主體、以及被封入到該密封空間內的傳熱體，該傳熱體由金屬構成，該金屬的熔點低於構成電極主體的金屬的熔點。
再者，傳熱體的特徵在於其中包括金、銀、銅、銦、錫、鋅和鉛中的任一種金屬。
並且，具有這種結構的放電管是其管軸布置在垂直方向上，進行點亮的，具有電極主體和傳熱體的電極布置在上側。
作用涉及上述第1發明的放電管，其結構中，電極主體把電極布置在內部並形成密封空間；傳熱體由金屬構成，該金屬的導熱係數大於構成該電極主體的金屬，所以，電極的前端部分溫度高時也能利用該傳熱體的高傳熱效率而有效地把熱量傳送到軸部方向上。因此，為提高放電管的功率而增大流入的電流時也能很好地解決電極熔化等問題。
並且，第2發明的放電管，傳熱體的結構材料採用金屬，該金屬的熔點低於構成電極主體的金屬的熔點。所以，放電管點亮時，可利用液體狀態的傳熱體的對流作用和沸騰作用，能把熱量高效率地傳輸到電極的前端部分。因此，和第1發明一樣，為了提高放電管的功率而增加流入的電流，也能很好地解決電極熔化等現有技術中所存在的問題。
附圖的簡單說明
圖1是表示涉及本發明的放電管整體的圖。
圖2是表示涉及本發明的陽極的概要圖。
圖3是表示涉及本發明的電極主體的概要圖。
圖4是表示涉及本發明的電極的概要圖。
圖5表示本發明的電極的具體結構。
圖6表示本發明的電極的具體結構。
圖7是表示實驗結果的圖。
發明的實施方式圖1是表示涉及本本發明的放電管的整體結構的概要圖。它對第1發明和第2發明是通用的。
發光管10由石英玻璃構成，密封部12與大體上為球狀的發光部11的兩端相連接，形成一個整體。在該發光部11內對置地布置陽極2和陰極3，各電極(2、3)分別由封口部12進行支承，其中，通過無圖示的金屬箔而與外部引線棒4相連接，並且連接無圖示的外部電源。
並且，在發光部11內按預定量封入了水銀、氙、氬等發光物質和點亮用氣體。並且，放電管若從外部電源供給電力，則在陽極2和陰極3上利用電弧放電來進行發光。而且，該放電管是所謂垂直點亮型放電管，即陽極2在上面，陰極3在下面，發光部11的管軸相對於大地大體保持在垂直方向上，進行點亮。
圖2是說明第1發明的陽極2的斷面圖。
陽極2的結構中具有電極主體20及其內部的傳熱體M。電極主體20由高熔點金屬或者以高熔點金屬為主要成分的合金構成，其容器的形狀是內部形成密封空間S(以下亦稱為內部空間)。傳熱體M是氣密地封在電極主體20內部的金屬，是由比構成電極主體20的金屬的導熱係數大的金屬構成的。
電極主體20由與軸部5相接合的後端部22a、筒部22b、前端部22c構成，在後端部22a上形成軸部5的插入孔22o。而且，在以後的敘述中，本發明有時包括軸部5在內也將其稱為電極。
構成電極主體20的金屬採用鎢、錸、鉭等熔點為3000(K)以上的高熔點金屬。尤其鎢不易與內部的傳熱體M進行反應，這一點是理想的，尤其是純度為99.9％以上的所謂純鎢更為理想。
並且，以高熔點金屬為主要成分的合金，例如可採用以鎢為主要成分的鎢-錸合金。在此情況下，對高溫時的反覆應力有很高的耐受能力，使電極能達到長壽命。
傳熱體M由金屬構成，該金屬的導熱係數大於構成電極主體20的金屬。具體來說，在利用鎢作為電極主體20的結構材料的情況下，傳熱體M，例如可採用金、銀、銅或以此為主要成分的合金。其中，銀、銅為較好的材料，尤其銀是最佳材料。這是因為，在2000K左右，鎢的導熱係數約為100W/mK，而銀的導熱係數較高，約為200W/mK、銅約為180W/mK。再者，銀和銅不能與鎢形成合金，所以，能穩定地進行傳熱，從這一意義上講也是最佳金屬。
在此，構成電極主體20的金屬和構成傳熱體M的金屬的導熱係數的比較，當然應當在同一溫度下進行比較，當放電管點亮時，陽極的一般溫度約為2000K或者常溫時，對各金屬的導熱係數進行比較，即可決定其好壞。
並且，另外的具體例是在採用錸作為構成電極主體20的金屬的情況下，可採用鎢作為傳熱體M。這是因為，鎢的導熱係數，如上所述在2000K左右時約為100W/mK，而錸在2000K時的導熱係數約為52W/mK。
採用錸作為構成電極主體20的金屬，其優點是在封入滷的水銀燈和金屬滷化物燈的情況下，能防止電極受腐蝕，因此能增長放電管的壽命。
電極主體20的結構是以內部為密封空間，大體呈容器形狀。
因此，傳熱體M被高溫化，其一部分被蒸發後也不會從發光部11的發光空間中漏出。
所以，本發明的放電管，不僅不需要如水冷式放電管那樣，從外部供給和排出冷卻媒體的機構，而且，可以用極簡單的結構來保持冷卻機構，而且，從放電管制成後到放電管壽命結束為止，不需要補充供給傳熱體等，冷卻機構能一直連續使用。
也就是說，過去提出方案的大功率放電管是在放電管以外的外部依靠冷卻機構，而本發明的放電管與其最大的不同之處是放電管本身結構非常簡單，並且具有冷卻功能。
構成電極主體20的金屬像鎢那樣是多晶體的情況下，對一個晶粒規定其形狀和大小，因此能形成更有效的電極。
具體來說，假定與晶粒的放電管的管軸同方向的長度為L；與其相垂直的方向(圖2中D所示的方向)的長度為W，那麼大體上以形成L＜W的關係為宜。其原因是，與晶粒的管軸方向的長度L相比，其垂直方向的長度W較大，所以耐熱應力性增大。
再者，構成電極主體的前端部22c的晶粒，與構成其他部位，即筒部22b和後端部22a的晶粒相比，前者的粒徑小時較好。這是因為粒徑小的，能防止熱應力造成裂紋。
舉例來說，長度L在40～80μm的範圍內，例如為60μm；長度W在50~90μm內，例如為70μm，並且，前端部22c的粒徑在40~80μm的範圍內，例如為60μm，後端部22a的粒徑在40~160μm的範圍內，例如為100μm。
在電極主體20由鎢或以鎢為主要成分的合金來構成的情況下，希望對鉀進行1~50wt、ppm左右的(重量比)摻雜。因為，這樣，能控制鎢的晶體生長，能提高在高溫情況下的機械強度。
並且，希望把鉀摻雜到電極主體20內，尤其是前端部22c內。這是因為電極的前端部容易使溫度升高，如上所述，容易使鎢生成晶體，使材料變得脆弱。
並且，對電極主體20內摻雜鉀，也能使前端部20c的壁厚t2和筒部20b的壁厚t1變薄。
這樣一來，與不摻雜鉀的鎢制電極主體相比，能進一步提高熱傳輸效果，其結果能流入更大的電流。
而且，希望在電極主體20的內部空間S中和傳熱體M一起封入適當的氧吸收劑(ゲツタ)。因為，這樣，能降低電極主體20內部存在的溶解氧的濃度，能防止構成電極主體20的材料被氧化。
在此，希望溶解氧的濃度達到10wt、ppm以下(重量比)，氧吸收劑，例如可採用鋇、鈣或鎂的低氧化物和鈦、鋯、鉭、鈮等金屬。
圖3是與製造工序相結合來對電極2進行分解的斷面圖，它表示主要構件21和蓋子22等。
以下簡單地說明電極的製造方法。首先，把原材料即棒料切成規定的長度，為形成電極主體的主要構件21和蓋子22而進行切削加工。這時，對主要構件21進行孔形成加工，以便在內部製作空間；對蓋子22一併進行孔形成加工，以便製作傳熱體的封口孔23。兩者的形狀製成後，對其開口緣部24、24′之間沿圓周進行熔焊，使兩者密封接合，這樣製成電極主體20。
然後，從封口孔23向內部空間內裝入傳熱體，當把封口孔23堵塞後，就形成圖2所示的結構，即把傳熱體M布置在密封空間S內。
而且，蓋子22的切削加工和在後端部22a上加工連結電極的軸部(內部引線棒)用的插入孔22o一併進行，把規定的軸部(內部引線棒)5插入到該插入孔22o內，通過對兩者進行焊接而使其牢固接合。
在圖2所示的結構中，電極主體20由鎢構成，例如，外徑D為25mm，內徑為17mm，側壁厚度t1為4mm(平均值)，對置的電極側的壁厚t2為4mm。
在此，電極主體的側壁的厚度(筒部20b的壁厚)t1、以及對置的電極側的壁厚度(前端部20c的壁厚)t2，希望在2mm以上10mm以下。因為若超過10mm，則傳熱體達不到預期的導熱效果；若薄於2mm，則溫度梯度增大，所以，熱衝擊可能造成裂紋。
而且，電極主體由在前端部20c內摻雜鉀的鎢來構成的情況下，當把前端部的厚度設定為2mm~4mm時，能降低因溫度梯度而產生熱衝擊造成裂紋的概率。
傳熱體M相對於電極主體20的內容積，最好以30％(體積百分比)以上的比例封入為好，尤其若能達到50~95％(體積百分比)則更好。
這是因為，若傳熱體M的封入量較少，則電極主體20的前端部20c產生的熱量很難傳導到後端部20a，因此造成前端部20c的溫度升高。
並且，傳熱體M在電極主體20的內部空間S內的封入量，與其裝滿，不如留出空隙而封入的效果更好。
其原因是空隙的存在能使在空隙附近熔化的電熱體中流過的電流分布發生變化，因電流分布發生變化而產生的勞倫茲力能使熔化的電熱體的對流的流速加快，以增加熱傳遞。雖然是很小的空隙也能產生效果，但希望至少使空隙的體積相當於內部空間S的內容積的5％(體積百分比)以上。
這樣，把內部具有密封空間的電極主體、以及導熱係數比構成電極主體的金屬大的金屬作為傳熱體而封入內部的這種新結構電極，利用傳熱體能發揮很大的導熱效果。這樣，能解決因電極前端溫度升高而造成的熔化、蒸發等問題。
與就是說，與過去的由鎢等構成的塊狀電極相比，能進一步提高流入電流，能構成大功率放電管。
並且，與過去的水冷式放電管相比，不需要在放電管的外部設置大型冷卻機構，用極簡單的結構就能發揮有效的冷卻作用。
以下說明第2發明而且，第2發明(涉及權利要求6的發明)，同樣可以使用第1發明(涉及權利要求1的發明)的說明中所使用的圖1~圖3，所以，用相同的附圖和符號進行說明。
在本發明中，其特徵在於封入到電極主體20內的傳熱體M由金屬構成，該金屬的熔點低於構成電極主體20的金屬的熔點。在放電管點亮時，由於傳熱體熔化而在電極主體的密封空間內產生對流作用，因而具有導熱效果。
電極主體20和上述第1發明一樣，由高熔點金屬或以高熔點金屬為主要成分的合金構成，最好是由鎢或以鎢為主要成分的合金構成。
傳熱體M採用金屬，該金屬的熔點低於構成電極主體的金屬的熔點，在電極主體20由鎢構成的情況下，可採用金、銀、銅、銦、錫、鋅、鉛等。並且，這些金屬也可以是單原子的金屬，也可以是合金，既可以由某一種金屬構成，也可以由2種以上的金屬組合而構成。
在傳熱體M採用金、銀和銅中的某一種金屬的情況下，在燈點亮時，除了在第1發明中說明的用熱傳導來傳送熱量的效果外，也還使用第2發明的利用對流作用的傳熱效果。所以，利用兩者相結合的效果，能以非常高的效率來把電極前端部20c所產生的高溫傳送到後端部20a和軸部5。
在傳熱體M採用銦、錫、鋅和鉛中的某一種金屬的情況下，燈點亮時，例如在2000K左右的溫度下，在電極主體20的密封空間內形成熔化狀態，所以，利用其對流作用能很有效地把電極前端部所產生的熱量傳送到後端部和軸部。
但是，這些金屬的導熱係數小於構成電極主體的鎢，所以，不能達到預期的第1發明的熱傳導作用。
在此，放電管的種類和布置放電管的環境也是有關的因素，一般，在流入到放電管內的電流值為150A以上的情況下，僅僅利用傳熱體的對流作用是不夠的，最好與熱傳導作用一起並用。
圖4表示電極主體20和傳熱體M的概要斷面圖。
圖4(a)表示傳熱體M的封入量大於電極主體20的內容積的情況。這樣在傳熱體M的封入量大的情況下，利用傳熱體M熔化而產生的液相對流能以很高的效率來傳送前端部所產生的熱量。其結果能很有效地降低電極前端部的溫度。
具體來說，最好相對於電極主體20的內容積，傳熱體M被封入50％以上。而且，如上述第1發明中也已說明的那樣，傳熱體M，與其相對電極主體20的內部空間被裝滿地封入，還不如多少留出些空隙，效果更好。因此，雖然封入量的上限是100％以下，但實際上以95％以下為宜。
電極主體20的內部空間的底面(前端側)製成圓弧狀較好。這是因為，製成圓弧狀，能使傳熱體M的對流不受阻礙，能更加順暢，能提高熱傳輸效率。
電極主體20在未封入傳熱體M的空間內可以封入高壓氣體。在此情況下，能抑制電極主體20的內表面和傳熱體M界面上的氣泡的產生，能防止因產生氣泡而造成熱傳輸損耗。具體來說，封入氣體達到一個大氣壓力以上即可。
圖4(b)表示傳熱體M的封入量小於電極主體20的內容積的情況。這樣，在傳熱體M封入量小的情況下，在沒有傳熱體的空間部分內封入氬等氣體比較好。這樣，形成低於大氣壓的壓力狀態，能促進傳熱體沸騰，因此，能利用沸騰傳輸來發揮熱傳導效果。
具體來說，傳熱體M，相對電極主體20的內容積，被封入20％以下。該結構在使用銦、錫、鋅作為傳熱體的情況下比較好，其中採用銦時效果突出。
而且，在電極主體的內部空間內封入比大氣壓低的壓力的氣體，並非僅限於傳熱體封入量小於電極主體內容積時。
而且，上述圖4(b)的結構，放電管把管軸布置在垂直方向上，布置在電極2的上方時效果良好。這是因為利用傳熱體的沸騰能達到預期的對流作用，電極2在內部空間中利用沸騰能把熱量從電極的前端部傳送到位於更上部的後端部和軸部。
這裡所謂的放電管的管軸是指在2個電極的延伸方向上虛擬形成的軸線。
電極主體20，其內部表面是光滑的比較好。這是因為能防止變成液體狀態的傳熱體局部凝固，而局部凝固能導致應力的產生，造成電極主體裂紋。
該處理也可以對電極主體的整個內表面進行，至少希望對傳熱體的液面部分進行處理。因為該液面部分是傳熱體容易開始凝固的部位。
使電極主體內表面光滑的程度，其數值例為JIS標準B0601所規定的25μmRa以上。
電極主體20，有時候也希望與前端部20c相對應的內部表面形成比較粗糙的狀態。這是因為粗糙能使構成電極主體20的金屬和傳熱體M的接觸面積增大，能使前端部20c處所產生的高溫的熱量能很好地傳送到傳熱體M上。
而且，在第1發明中說明的內容，即對電極主體20的內部空間進行密封的優點，構成電極主體的金屬為鎢這樣的多晶體時的晶粒形狀和大小的規定、電極主體內的鉀摻雜、以及和傳熱體M一起把氧吸收劑封入到電極主體20內等，在第2發明中也同樣能適用。
圖5表示涉及本發明的電極結構的另一實施方式。而且，該結構是在第1發明和第2發明中也能使用的結構，並且，與圖1~4所示的符號相同的符號表示相同的部分，所以其說明從略。
電極主體2由主要構件21和蓋子22構成，把傳熱體M裝入到主要構件21內後，對主要構件21和蓋子22的開口緣部25、25′之間進行熔焊，形成密封的內部空間。而且，焊接後如圖2所示的結構那樣，主要構件21和蓋子22沒有區別，但在本實施方式中，為方便起見對兩者加以區別進行表示。
蓋子22的結構是向內部空間S中延伸，這樣，能把內部空間S的大小規定為所需值，同時，主要構件21和蓋子22的焊接位置可以離開具有傳熱體M的位置，所以容易進行焊接作業。並且，由於傳熱體M的封入作業也很容易，所以對電極的製造工序是很大的優點。
並且，蓋子22也能採用這樣的結構，即在內部空間S中延伸到與傳熱體M相接觸。
圖6是涉及本發明的電極結構的另一實施方式。而且，該結構是能用於第2發明的結構，並且，與圖1~圖4所示的符號相同的符號表示相同的部分，故其說明從略。
電極主體20由主要構件21和蓋子22構成，傳熱體M充填在內部空間S內。
蓋子22具有作為軸部的一部分而進行延伸的後端部20a，在其後端部20a也與內部空間的一部分形成連通狀態。
該結構的優點是，在利用沸騰傳熱的情況下，使後端部20a的內部的溫度切實返回到液體。
而且，後端部20a與電極的軸部和內部引線相連結，由放電管的發光部內進行支承。
如以上說明的那樣，本發明提供電極的新結構，由內部形成了密封空間的電極主體以及封入其內部的傳熱體構成，第1發明的特徵在於構成傳熱體的金屬的導熱係數大於構成電極主體的金屬，第2發明的特徵在於構成傳熱體的金屬的熔點低於構成電極主體的金屬。
而且，本發明的電極結構，在直流點亮型放電管中適用於陽極。但並非不能用於陰極，並且，也可以用於兩種電極。再者，不言而喻，在交流點亮型放電管中，本發明的電極結構能用於兩種電極。
再者，本發明的電極結構，在把放電管的管軸布置在垂直方向上點亮的所謂垂直點亮型放電管中，適用於布置在易升溫的上側的電極。尤其在第2發明中傳熱體在燈點亮時熔化，所以更適用於布置在上側的電極。但是，在垂直點亮型放電管中，並非不能用於布置在下側的電極，從其他實用意義上看，若能消除發生的問題等，則也能適用於布置在下側的電極。
再有，本發明的放電管，是把管軸布置成與大地保持水平的所謂水平點亮型放電管和布置成傾斜狀態的放電管時，也不是不能使用上述電極結構。
並且，本發明的放電管並非僅限於短弧型高壓水銀燈，而是可以採用以氙氣為發光物質的氙燈、以水銀以外的稀土類金屬等為發光物質的金屬滷化物燈、封入了滷素的放電管等，不受發光物質限制。並且，不僅限於短弧型放電管，而且也能用於中弧型放電管和長弧型放電管，能用於低壓放電管、高壓放電管、超高壓放電管等各种放電管。
並且，本發明的結構，作為其結構要素的各個構件並非僅限於用棒材機械加工而製成產品，而且也可以用燒結法等其他方法來製作。
再者，本發明的電極結構，雖然，電極本身具有高傳熱效果，但並非不能並用其他強制冷卻機構，例如也可以並用向放電管的外部送冷卻風的強制冷卻機構。
並且，本發明的電極並非僅限於實施方式所示的形狀，也可適當更改形狀，例如在電極側面(筒部)上設置散熱用葉片和凹凸等。
以下說明本發明的實施例。
製作與圖5所示的電極結構相同的電極，把該電極用作陽極的水銀燈作為本發明的放電管，共製作20個。
放電管的各部分的結構如下。
額定電流280A(但為使實驗與比較用燈相配合，所以在200A使其點亮)發光管內容積1830cm3發光長度(電極間距離，燈工作中)12mm氙的封入壓力100kPa水銀量28.2mg/cm3[陽極側電極]·電極主體材質鎢、軸向長度55mm。筒部外徑25mm、內容積9100mm3·傳熱體 材質銀、封入量6000mm3
·內部引線棒材質鎢、外徑6mm[陰極側電極]·主體材質敷釷鎢(トリエ一テイツドタングステン)(二氧化釷2％重量百分比)·內部引線棒 材質鎢、外徑6mm[比較例]作為比較用放電管，製作了20個現有型的燈，其中使用的陽極整體由鎢構成。該比較用放電管，除陽極結構不同外，上述放電管和本發明的放電管結構相同。
本發明的放電管和比較例的放電管在電流200A下使陽極向上布置進行垂直點亮。
並且，對各放電管點亮60秒後，用微型高溫計來測量陽極表面溫度5個部位。具體來說，分別對本發明的放電管20個和比較用放電管20個進行測量，分別求出該20個燈的平均值。
圖7表示上述實驗結果。
縱坐標表示陽極的表面溫度(℃)；橫坐標表示離陽極前端部的距離(mm)，白三角表示本發明的放電管；黑三角表示比較例的放電管。
而且，放電管的測量點，從陽極的前端部到後端部大體均等地選定5個部位(約5mm的位置、約15mm的位置、約25mm的位置、約30mm的位置、約45mm的位置)。不同的燈，測量點稍有偏差，所以在圖中，表示放電管20個的平均值。
從實驗的結果中可以看出在電極的前端部(離前端約5mm的位置)，比較例的放電管約為2000℃，而本發明的放電管約為1850℃較低。另一方面，在電極的後端部(離前端端約45mm的位置)，比較例的放電管約為1600℃，而本發明的放電管約為1750℃較高。
也就是說，本發明的放電管，電極結構的傳熱特性良好，所以，可以理解，前端部產生的熱量能有效地傳送到後端部。
發明的效果如以上說明的那樣，本發明的第1發明採用新結構的電極，其中，電極主體在內部具有密封空間，把一種金屬作為傳熱體封入到該空間內，該金屬的導熱係數大於構成電極主體的金屬，因此，利用傳熱體的傳熱效應，能達到很高的傳熱效果，能解決電極前端溫度高所造成的熔化、蒸發等問題。
並且，本發明的第2發明採用這樣的新結構電極，即其中，電極主體內部具有密封空間，把一種金屬作為傳熱體封入到該空間內，該金屬的熔點低於構成電極主體的金屬，這樣一來，利用傳熱體的對流效果能達到很高的傳熱效果，能解決電極前端高溫所造成的熔化和蒸發等問題。
權利要求
1.一种放電管，在發光管內部一對電極布置成互相對置，其特徵在於至少有一個電極具有在內部形成了密封空間的電極主體、以及被封入到該密封空間內的傳熱體，該傳熱體由金屬構成，該金屬的導熱係數高於構成電極主體的金屬的導熱係數。
2.如權利要求1所述的放電管，其特徵在於上述電極主體由以鎢為主要成分的金屬構成。
3.如權利要求2所述的放電管，其特徵在於上述電極主體，對置的電極側壁的厚度為2mm以上10mm以下。
4.如權利要求2所述的放電管，其特徵在於上述電極主體在對置的電極側壁上，摻雜1wt.ppm以上50wt.ppm(重量百分比)以下的鉀。
5.如權利要求1～3中任一項所述的放電管，其特徵在於上述傳熱體包括金、銀和銅中的任一種金屬。
6.一种放電管，在發光管內部一對電極布置成互相對置，其特徵在於至少有一個電極備有在內部形成了密封空間的電極主體、以及被封入到該密封空間內的傳熱體，該傳熱體由金屬構成，該金屬的熔點低於構成電極主體的金屬的熔點。
7.如權利要求6所述的放電管，其特徵在於上述傳熱體包括金、銀、銅、銦、錫、鋅和鉛中的任一種金屬。
8.如權利要求1或6所述的放電管，其特徵在於其管軸布置在垂直方向上進行點亮，上述電極被布置在上側。
全文摘要
本發明提供一種不增大放電管及其周圍設備的體積即可增大流入放電管內的電流的大功率放電管。在發光管(10)內部一對電極(2、3)布置成互相對置，至少有一個電極在結構上備有在內部形成了密封空間的電極主體(20)、以及被封入到該密封空間內的傳熱體(M)，該傳熱體(M)由金屬構成，該金屬的導熱係數高於構成電極主體(20)的金屬。
文檔編號H01J61/52GK1453820SQ0312332
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月24日 優先權日2002年4月26日
發明者池內滿, 荘所勝巳, 河野洋一 申請人:優志旺電機株式會社