專利名稱：放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生紫外線的放電燈，尤其涉及使用具有階梯狀槽 的散熱結(jié)構(gòu)且溫度上升得少的電極的放電燈及其電極的制造方法。
背景技術(shù)：
10 以往，作為形成半導(dǎo)體的布線圖案時的光源， 一般使用產(chǎn)生紫外線的短弧型放電燈等。該放電燈在使陽極垂直向上或向下的狀態(tài)下點亮。 點亮狀態(tài)下的陽極與來自陰極的電子碰撞而成為高溫，并蒸發(fā)消耗掉。 從電極蒸發(fā)出的粒子通過熱對流而被搬運，并附著在放電燈的內(nèi)壁上， 所以從發(fā)光管中央部起上部側(cè)的內(nèi)管壁黑化。放電燈的電極具有陰極和15陽極，而在下面的說明中，只將它們總稱為電極。如果能夠抑制短弧型放電燈在點亮?xí)r陽極成為高溫，就能夠減少電 極構(gòu)成物質(zhì)從陽極前端部的蒸發(fā)，能夠緩和電極前端的磨損和熱變形等， 從而能夠延長燈的使用壽命。因此，若增加通過輻射從電極所放出的熱 量即可。具體而言，通過在電極的側(cè)面上形成V字形的散熱槽來增加陽20極的表面積，從而增加來自電極的熱放射以降低電極溫度。圖5中示出了現(xiàn)有的散熱結(jié)構(gòu)。圖5 (a)是V字形槽部的開口較寬 的散熱結(jié)構(gòu)的放大剖面圖。圖5 (b)是矩形槽部的開口較窄的散熱結(jié)構(gòu) 的放大剖面圖。在圖5 (a)、 (b)中，V字形槽部60和矩形槽部70是通 過激光加工形成的散熱結(jié)構(gòu)。頂面61、 71是不實施槽加工的面。底面62、 25 72是槽底部的面。側(cè)面63、 73是槽的側(cè)面。變形了的散熱結(jié)構(gòu)74是因 外力而變形了的散熱結(jié)構(gòu)。如圖5 (a)所示，V字形槽部60的側(cè)面63 呈V字形地寬度從底面62向頂面61展開。與矩形槽部70相比，V字形 槽部60的散熱結(jié)構(gòu)不易變形。但是，V字形槽的電極整體的表面積增 加得少。如圖5 (b)所示，矩形槽部70的側(cè)面73從底面72到頂面71之間 大致平行。與V字形槽部60相比，矩形槽部70的散熱結(jié)構(gòu)容易變形。 但是，矩形槽的電極整體的表面積增加得多。當(dāng)散熱結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時， 如變形了的散熱結(jié)構(gòu)74那樣，槽壁與相鄰的壁接觸。如果成為這樣，變5形的部分與其周邊部成為高溫狀態(tài)，有時電極異常消耗。下面列舉幾個 與此相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的例子。如圖5 (c)所示，專利文獻(xiàn)l所公開的"稀有氣體密封高壓放電燈 用的陽極"是在外周面上設(shè)有深度1 3mm的冷卻槽的鎢陽極。冷卻槽 的側(cè)面間的角度是90° 。陽極外周面是高散熱性的燒結(jié)金屬層。如圖5io (d)所示，專利文獻(xiàn)2所公開的"放電燈陽極"是沿側(cè)周面切入有與軸 向平行的槽的圓柱狀鎢棒的電極。槽的深度是圓柱直徑的1 7%。槽的 角度是60 9(T 。如圖5 (e)所示，專利文獻(xiàn)3所公開的"漁業(yè)用放電 燈"具有主體部上設(shè)有深度比寬度大的槽的陽極。槽的深度是6mm，寬 度是3mm。前端面和后端面的直徑是12mm，主體部的外徑是30mm，15整個陽極的長度40mm。如圖5 (f)所示，專利文獻(xiàn)4所公開的"短弧 放電燈"具有在周面刻有前端側(cè)變淺而基端側(cè)變深的多個槽的陽極。如 圖5 (g)所示，專利文獻(xiàn)5所公開的"短弧型高壓放電燈"具有在側(cè)面 形成有槽部的電極。槽部的深度在電極直徑的12%以內(nèi)。槽部的深度D 是槽部的間距P的兩倍以上。在專利文獻(xiàn)6、 7中公開有半導(dǎo)體的激光加20工技術(shù)。在非專利文獻(xiàn)l、 2中記載有與激光加工的基礎(chǔ)和應(yīng)用相關(guān)的各 種技術(shù)。專利文獻(xiàn)l:日本特公昭39-011128號公報 專利文獻(xiàn)2:日本實開昭54-132975號公報 專利文獻(xiàn)3:日本實開昭60-048663號公報 25 專利文獻(xiàn)4:日本實開昭60-110973號公報專利文獻(xiàn)5:日本特開2002-117806號公報 專利文獻(xiàn)6:日本特開昭63-278368號公報專利文獻(xiàn)7:日本專利第2810435號公報(日本特開平01-225928號 公報)非專利文獻(xiàn)1:激光協(xié)會編集《激光應(yīng)用技術(shù)手冊》(朝倉書店，1984年發(fā)行)非專利文獻(xiàn)2:川澄博通編《激光加工技術(shù)》(CMC， 2001年發(fā)行) 但是，在使用具有現(xiàn)有V字形散熱槽的電極的放電燈中存在以下問5題。在側(cè)面的敞開角度大而槽的密度小的V字形散熱槽的情況下，電極的散熱效果小。在側(cè)面的敞幵角度小而槽的密度大的矩形散熱槽的情況 下，散熱部容易變形。發(fā)明內(nèi)容10 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有問題，在充分維持放電燈的電極的強度的同時，增加表面積，從而延長燈的壽命。為了解決上述課題，在本發(fā)明中，放電燈的放電容器內(nèi)部具備電極，該電極在表面具有散熱結(jié)構(gòu)，該放電燈的散熱結(jié)構(gòu)由截面為V字形且具有階梯狀側(cè)面的多個平行槽構(gòu)成。階梯狀的側(cè)面的階數(shù)是三階，并且頂15階的下一階的高度是頂階高度的一半以上?；蛘?，階梯狀的側(cè)面的階數(shù)是兩階，并且下一階的高度是上一階的高度的一半以上。槽是與電極的 軸相垂直的環(huán)狀。或者，槽呈與電極的軸并行的直線狀。通過構(gòu)成為上述那樣，在保持電極的散熱結(jié)構(gòu)的強度的同時，提高 了散熱效果，所以能夠延長放電燈的壽命。20


圖1是本發(fā)明的實施例的放電燈的外觀圖。圖2是本發(fā)明的實施例的放電燈的陽極的放大圖。圖3是在本發(fā)明的實施例的放電燈的電極上設(shè)置的散熱結(jié)構(gòu)的放大25剖面圖。圖4是表示在本發(fā)明的實施例的放電燈的電極上設(shè)置的散熱結(jié)構(gòu)的制作方法的放大剖面圖。圖5是表示現(xiàn)有的電極的散熱結(jié)構(gòu)的放大剖面圖和具有現(xiàn)有散熱結(jié)構(gòu)的電極的例子的圖。標(biāo)號說明 1:陽極；3:內(nèi)部導(dǎo)棒； 5 4:金屬箔；5:密封管部；7:外部導(dǎo)棒；8:銀焊料；9:發(fā)光部； 10 10:燈泡部；20:燈頭；30:主體面；31-前端面；32:前端側(cè)錐面； 15 33:背面?zhèn)儒F面；34:背面；35:電極孔；40、 50、 50A、 50B、 50C:散熱結(jié)構(gòu);41、 51、 61、 71:頂面；20 42、 52、 62、 72:底面；43、 53、 63、 73:側(cè)面；44、 54、 54A:第一階梯面； 45:第二階梯面；60: V字形槽的散熱結(jié)構(gòu)； 70:矩形槽的散熱結(jié)構(gòu)； 74:變形了的散熱結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
下面，參照圖1 圖4對用于實施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的實施例是使用具有這樣的散熱結(jié)構(gòu)的陽極的放電燈該散 熱結(jié)構(gòu)由截面為V字形且具有兩階或三階的階梯狀側(cè)面的多個平行的環(huán) 狀槽構(gòu)成。圖1是本發(fā)明的實施例的放電燈，是使用具有階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu) 5的陽極的放電燈的外觀圖。在圖1中，陽極1是正側(cè)的電極。陰極2是 負(fù)側(cè)的電極。內(nèi)部導(dǎo)棒3是支撐電極并供電的部件。金屬箔4是電連接 內(nèi)部導(dǎo)棒和外部導(dǎo)棒的部件。密封管部5是氣密地密封燈泡的部分。外部導(dǎo)棒7是從燈頭經(jīng)由金屬箔向電極供電的部件。發(fā)光部9是通過電極間的放電而發(fā)光的部分。燈泡部io是將電極密封而形成放電空間的玻璃io部件。燈頭20是用于機械式保持燈并進(jìn)行供電的部件。散熱結(jié)構(gòu)40是 在圓柱狀電極的圓周側(cè)面上設(shè)置的階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu)。如圖1所示，放電燈包括由發(fā)光部9和兩個密封管部5構(gòu)成的燈泡部10;在發(fā)光部9中對置配置的陽極1和陰極2;支撐這些陽極1和 陰極2并且進(jìn)行通電的內(nèi)部導(dǎo)棒3;外部導(dǎo)棒7;以及通過導(dǎo)電性的金屬15箔4將該內(nèi)部導(dǎo)棒3和外部導(dǎo)棒7連接起來并氣密地密封的密封管部5。 在陽極側(cè)的密封管部5上固定有燈頭20。在陰極側(cè)的密封管部5上也固 定有燈頭20。放電燈經(jīng)由燈頭20固定在光源裝置上。圖2是本發(fā)明的實施例的放電燈中使用的具有階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu) 的陽極的放大圖。圖2 (A)是陽極的外觀圖。圖2 (B)是沿圖2 (A)20中的B-B線的剖面圖。在圖2 (A)和(B)中，前端面31是在與陰極之 間進(jìn)行放電的面，是圓柱狀電極一側(cè)的端面。主體面30是圓柱狀的電極 的圓周側(cè)面。前端側(cè)錐面32是連接前端面31和主體面30的面。散熱結(jié) 構(gòu)40是至少設(shè)在主體面30的一部分上的階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu)。背面34 是圓柱狀電極的另一端面。背面?zhèn)儒F面33是連接背面31和主體面30的25面。電極孔35是供內(nèi)部導(dǎo)棒嵌入的孔。外徑D1是陽極的主體面上的最 大外徑。外徑D2是在陽極的主體面上設(shè)置的散熱結(jié)構(gòu)的最大外徑。如圖2 (A)、 (B)所示，陽極是大致圓柱狀。該陽極具有前端面31、 前端側(cè)錐面32、主體面30、背面?zhèn)儒F面33、背面34。在主體面30上設(shè) 有散熱結(jié)構(gòu)40。將內(nèi)部導(dǎo)棒嵌入到在背面34上設(shè)置的電極孔35中，從而電極被保持在放電空間中。散熱結(jié)構(gòu)40是散熱多的部分，所以在燈點 亮?xí)r會高效地放射出陽極的熱而使溫度下降。圖3是本發(fā)明的實施例的放電燈中使用的電極的階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu)的剖面的局部放大圖。圖3 (A)是三階的階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu)。圖3 5 (B)是兩階的階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu)。圖3 (C)、 (D)、 (E)是兩階的階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu)的其他形狀。在圖3 (A)中，頂面41是不實施激光加工的面，成為電極的主體面。底面42是散熱結(jié)構(gòu)底部的面。側(cè)面43是與掘入方向大致平行的面。第一階梯面44是從散熱結(jié)構(gòu)的底面起第一階的大致L字形的槽。第二階梯面45是從散熱結(jié)構(gòu)的底面起第二階的大 io致L字形的槽。高度Hi是以底面為基準(zhǔn)的頂面的高度。高度H2是以底面為基準(zhǔn)的第二階梯面的高度。高度H3是以底面為基準(zhǔn)的第一階梯面的高度。即，H戶H2〉H3。如圖3 (A)所示，三階的階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu)40由多個階梯狀的槽構(gòu)成，多個階梯狀的槽由頂面41、第一階梯面44、第二階梯面45、底 15面42和側(cè)面43構(gòu)成。槽沿電極的主體面上的圓周方向形成。從散熱結(jié)構(gòu)40的底面42向開口側(cè)以階梯狀形成有大致L字形的槽。各個階梯的高度的關(guān)系為H2》H"2。進(jìn)一步優(yōu)選為H2》2H"3。這樣形成的理由如下。當(dāng)頂階梯面的高度(H》與第二階梯面的高度(H2)之差(HrH2)較大時，防止散熱結(jié)構(gòu)變形的效果變小。另外， 20當(dāng)頂階梯面的高度(H》與第一階梯面的高度(H3)之差(H廣H3)較大時，向電極的中心軸側(cè)掘入的容積變大，從而通過來自底面附近的對流進(jìn)行的散熱變多。在圖3 (B)中，頂面51是不實施激光加工的面，成為電極的主體面。底面52是散熱結(jié)構(gòu)底部的面。側(cè)面53是被掘入的槽的側(cè)面。第一 25階梯面54是從散熱結(jié)構(gòu)的底面起第一階的大致L字形的槽。高度&是以底面為基準(zhǔn)的頂面的高度。高度H4是以底面為基準(zhǔn)的第一階梯面的高度。即，Hi〉H4。如圖3 (B)所示，兩階的階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu)50由階梯狀的槽構(gòu) 成，該階梯狀的槽由頂面51、第一階梯面54、底面52和側(cè)面53構(gòu)成。槽沿電極的主體面上的圓周方向形成。將底面的中央作為對稱軸向開口 側(cè)以階梯狀形成有大致L字形的槽。這里，H4^H"2。進(jìn)一步優(yōu)選為H4》2H"。但是，第一階梯面54不太接近頂面51。這樣形成的理由如下。 當(dāng)頂階梯面的高度與第一階梯面的高度之差(HrH4)過大時，防止散熱5結(jié)構(gòu)變形的效果變小。另外，當(dāng)頂階梯面的高度與第一階梯面的高度之 差(HrH4)過小時，向電極的中心軸側(cè)掘入的容積變小，從而通過來自 底面附近的對流進(jìn)行的散熱變少。下面，參照圖3 (C) (E)對散熱結(jié)構(gòu)的變形例進(jìn)行說明。圖3 (C)是僅在單側(cè)的側(cè)面上設(shè)有L字形槽的散熱結(jié)構(gòu)。散熱結(jié)構(gòu)50A與io散熱結(jié)構(gòu)50大致相同，只是在一側(cè)的側(cè)面上設(shè)有大致L字形的槽54A。 圖3 (D)是被平滑加工了的散熱結(jié)構(gòu)。散熱結(jié)構(gòu)50B與散熱結(jié)構(gòu)50大 致相同，只是表面是平滑的。至此簡單地對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，用矩形表 示出了散熱結(jié)構(gòu)，但是現(xiàn)實中的散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)選是這樣平滑地形成。圖3 (E)是由大致J字形槽構(gòu)成的散熱結(jié)構(gòu)。在激光的照射直徑較15細(xì)的情況下，有時也會成為大致J字形的槽。在該情況下，表面也優(yōu)選 為平滑地形成。散熱結(jié)構(gòu)的表面優(yōu)選為平滑地形成的理由如下。根據(jù)激 光的照射條件，階梯面與側(cè)面的邊界部分有時會成為銳角。在角的部分 處于這種狀態(tài)下直接用于放電燈的電極時，角的部分會脫離電極材料而 被投放到放電空間中，從而成為放電燈黑化的原因，有時會導(dǎo)致燈的短20壽命。因此，要使散熱結(jié)構(gòu)平滑化。但是，當(dāng)過于平滑時，散熱結(jié)構(gòu)的 表面積不太增加，所以根據(jù)電極材料等將激光的功率設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?。下面，參照圖4對散熱結(jié)構(gòu)的制作方法進(jìn)行說明。涉及激光加工的 基本技術(shù)因為已周知所以省略詳細(xì)說明，必要時可參照專利文獻(xiàn)6、 7和 非專利文獻(xiàn)1、 2等。圖4中示出了利用激光使電極被掘入的順序。圖425 (1)是表示散熱結(jié)構(gòu)的第一制作例的放大剖面圖。圖4 (2)是表示散熱 結(jié)構(gòu)的第二制作例的放大剖面圖。圖4 (3)是表示散熱結(jié)構(gòu)的第三制作 例的放大剖面圖。根據(jù)圖4 (1)對散熱結(jié)構(gòu)的第一制作例進(jìn)行說明。首 先，在(A)中，使圓柱狀的電極繞軸旋轉(zhuǎn)，同時對電極照射激光來掘入 大致V字形的槽。接下來，從(B)到(E)同樣照射激光，在利用(A)制作出的槽的斜面上掘入多個大致L字形的槽。這里，不特別限定在利用(A)制作出的槽的斜面上掘入其他槽的從(B)到(E)的順序。另 夕卜，關(guān)于形成利用(A)制作出的槽的情況和掘入其他槽的情況，優(yōu)選為適當(dāng)?shù)卦O(shè)定激光的輸出特性。5 例如，利用(A)掘入V字形槽時，照射與電極的主體面相垂直的激光，在從(B)到(E)掘入其他L字形槽時，最好與V字形槽的斜面 相垂直地照射激光。另外，利用(A)掘入V字形槽時，可以加寬激光 的照射直徑，但是在從(B)到(E)掘入其他L字形槽時，最好減小激 光的照射直徑。平滑化是指一邊使電極繞圓柱狀的中心軸旋轉(zhuǎn)一邊使激io光連續(xù)地沿電極的軸向移動，從而使電極的散熱結(jié)構(gòu)的表面變得平滑。 另外，也可以通過電解拋光或真空中的高溫?zé)崽幚韥韺崿F(xiàn)平滑化。根據(jù)圖4 (2)對利用激光制作散熱結(jié)構(gòu)的第二制作例進(jìn)行說明。在 (A)中， 一邊使圓柱狀的電極繞軸旋轉(zhuǎn)，一邊對電極照射激光來掘入槽， 然后使激光沿電極的軸向偏移，進(jìn)一步如從(B)到(E)所示那樣掘入15槽。在該實施例中，是使激光沿軸向分階段地移動來進(jìn)行照射，但是也 可以通過一邊使圓柱狀的電極繞軸旋轉(zhuǎn)一邊對電極照射激光并使激光的 照射位置沿電極的軸向連續(xù)移動，從而形成平滑的階梯狀槽的散熱結(jié)構(gòu)。 根據(jù)圖4 (3)對散熱結(jié)構(gòu)的第三制作例進(jìn)行說明。在(A)中利用 激光掘入出大直徑的槽之后，在(B)中利用激光掘入中直徑的槽，在(C)20中利用激光掘入小直徑的槽進(jìn)行制作。在本實施例中，分階段地從大到 小地改變激光的照射直徑來掘入出槽，但是也可以分階段地從小到大地 改變激光的照射直徑。也可以通過一邊使圓柱狀的電極繞軸旋轉(zhuǎn)一邊對 電極照射激光，并連續(xù)地變化激光的照射直徑，從而形成平滑的階梯狀 槽的散熱結(jié)構(gòu)。利用以上的方法制作散熱結(jié)構(gòu)。25 在本實施例中記載了沿電極的圓周方向的散熱結(jié)構(gòu)，但同樣的散熱結(jié)構(gòu)也可以沿電極的軸向。另外，舉例說明了陽極，但是如果在陰極的 主體部上設(shè)置散熱結(jié)構(gòu)，也能夠獲得同樣的效果。如上所述，在本發(fā)明的實施例中，放電燈構(gòu)成為使用具有這樣的散熱結(jié)構(gòu)的陽極該散熱結(jié)構(gòu)由多個平行的環(huán)狀槽構(gòu)成，該環(huán)狀槽的截面為V字形且具有兩階或三階的階梯狀槽的側(cè)面，所以能夠在保持電極的 散熱結(jié)構(gòu)的強度的同時提高散熱效果，能夠延長放電燈的壽命。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的放電燈最適合作為產(chǎn)生紫外線用的短弧放電燈。具有該散 5熱結(jié)構(gòu)的電極也適用于其他光源用的燈。
權(quán)利要求
1.一種放電燈，該放電燈的放電容器內(nèi)部具備電極，該電極在表面具有散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述散熱結(jié)構(gòu)由截面為V字形且具有階梯狀側(cè)面的多個平行槽構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈，其特征在于， 上述階梯狀的側(cè)面的階數(shù)包括頂階在內(nèi)是兩階或者三階的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用電極的放電燈，其特征在于， 上述階梯狀側(cè)面的階數(shù)是三階，并且頂階的下一階的高度是頂階高度的一半以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的放電燈，其特征在于， 上述階梯狀側(cè)面的階數(shù)是兩階，并且下一階的高度是上一階的高度的一半以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈，其特征在于， 上述槽是與上述電極的軸相垂直的環(huán)狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電燈，其特征在于， 上述槽呈與上述電極的軸并行的直線狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種放電燈，通過改善放電燈的電極的散熱來延長使用壽命。在放電燈的陽極(1)的表面上設(shè)置散熱結(jié)構(gòu)(40)來增加陽極(1)的表面積，該散熱結(jié)構(gòu)(40)由與軸相垂直的環(huán)狀的多個平行槽構(gòu)成，所述槽的截面為V字形且具有階梯狀的側(cè)面。側(cè)面的階數(shù)為包括頂階在內(nèi)是兩階至三階。該散熱結(jié)構(gòu)(40)能夠利用激光加工容易地制作，且強度也足夠。通過該散熱結(jié)構(gòu)(40)改善了通過放射和對流進(jìn)行散熱的散熱效率，從而能夠抑制陽極(1)的溫度上升，所以發(fā)光部(9)內(nèi)壁的黑化變少，放電燈的使用壽命延長。
文檔編號H01J61/52GK101271819SQ20081008584
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者小平宏 申請人:株式會社Orc制作所