高压放电灯的制作方法

高压放电灯
1.本技术是申请日为2018年1月31日、申请号为201880009946.0、发明名称为“高压放电灯”的发明申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种高压放电灯，更详细而言，涉及一种构成曝光装置的多灯的光源部的高压放电灯。


背景技术：

3.近年，在制造平板显示装置的彩色滤光片、印刷布线基板时使用的曝光装置中，由于寻求曝光范围的扩大，所以需要光源部的输出也提高。因此，已知各种使用多个在制造成本等方面有利的光照强度比较低的高压放电灯来构成光源部的技术(例如，参照专利文献1)。
4.如图8所示，作为现有的高压放电灯100，主要具备：放电并发光的发光管110；使从发光管110发出的光具有指向性并出射的反射器120；固定发光管110和反射器120的绝缘体130；以及与发光管110电连接的线束140。在发光管110内设置有：具有内部空间的发光部111，该内部空间被封入有卤素气体、水银、启动用氩气等；一对密封部112、113，其密封发光部111的内部空间；以及在发光部111内互相对置配置的一对电极114、115。
5.另外，在专利文献1中记载的光源装置中，为了能够高精度、短时间且低成本地检查放电灯100是否是正品，在绝缘体130的内部设置有白炽灯131。
6.而且，在专利文献2中记载的光照射装置中，记载有在将多个灯定位在盒体而使用的构成中，在各灯的基体部件形成用于冷却各灯的冷却路径。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.专利文献1：日本特开2016
‑
200751号公报
10.专利文献2：日本特开2012
‑
113269号公报


技术实现要素：

11.发明欲解决的技术问题
12.然而，在高压放电灯中，也希望每个灯的光照强度提高。因此，由于在发光部内的辉点处的能量增大，所以需要冷却效率的进一步改善。
13.本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够提高冷却效率，并实现光照强度提升的高压放电灯。
14.用于解决问题的技术手段
15.本发明的上述目的利用下述构成来实现。
16.(1)一种高压放电灯，其特征在于，具备：
17.玻璃制的发光管，所述发光管具有：一对电极对置配置的椭圆体状或球面状的发
光管部；和与该发光管部的两端部连接，并沿所述一对电极的长轴线延伸的一对侧管部；
18.反射器，所述反射器具有：设置在所述长轴线方向的一侧，并且一个所述侧管部突出的开口部；围绕所述长轴线形成的抛物面状的反射面；和形成在所述长轴线方向的另一侧，且另一个所述侧管部能够带间隙地插入的插入孔；以及
19.绝缘体，所述绝缘体将所述发光管与所述反射器分别固定，
20.所述绝缘体具有将形成在所述另一个侧管部与所述反射器的插入孔之间的空间与外部连通的开放部，
21.所述一个侧管部的长度比所述另一个侧管部的长度长。
22.(2)如(1)所述的高压放电灯，其特征在于，所述一个侧管部被配置在所述灯的死区内。
23.(3)如上述(1)或(2)所述的高压放电灯，其特征在于，在所述反射器设置有与所述开口部相邻并与所述长轴线方向垂直的平坦面，在所述长轴线方向上，当将从所述发光管部的中心到所述反射器的平坦面为止的距离设为l4时，从所述反射器的平坦面到所述一个侧管部为止的距离l3为0.2
×
l4≤l3≤1.0
×
l4。
24.发明效果
25.根据本发明的高压放电灯，绝缘体具有开放部，该开放部将形成在发光管的另一个侧管部和反射器的插入孔之间的空间与外部连通，另外，一个侧管部的长度比另一个侧管部的长度长。由此，能够提高发光管的两个侧管部处的冷却效率，并实现灯自身的光照强度的提升。
附图说明
26.图1是本发明的一个实施方式所涉及的高压放电灯的立体图。
27.图2是图1所示的高压放电灯的侧视图。
28.图3是图1所示的高压放电灯的剖视图。
29.图4是将图1所示的高压放电灯在与图3正交的位置处切断的剖视图。
30.图5(a)是表示从辉点发出的光的取向分布的图，(b)是表示被反射器的反射面反射的光的取向分布以及死区的图。
31.图6是表示本实施方式的高压放电灯被安装在灯支架的状态的立体图。
32.图7是表示用于管理灯的寿命时间的电路的图。
33.图8是表示现有的高压放电灯的剖视图。
34.符号说明
35.1 高压放电灯
36.10 发光管
37.11、12 电极
38.13 发光管部
39.14、15 侧管部
40.20 反射器
41.21 开口部
42.22 反射面
43.23 插入孔
44.25 平坦面
45.30 绝缘体
46.34 开放部
47.a 死区
48.s 空间
49.l1 一个侧管部的长度
50.l2 另一个侧管部的长度
具体实施方式
51.以下，针对本发明的一个实施方式所涉及的高压放电灯，参照图1～图6进行详细说明。
52.如图1所示，本实施方式的高压放电灯1主要具备：玻璃制的发光管10，其放电并发光；反射器20，其使从发光管10发出的光具有指向性并出射；绝缘体30，其将发光管10和反射器20分别固定；以及线束16、17，其与发光管10电连接(参照图4)。
53.如图3所示，发光管10具有：一对电极11、12被对置配置的椭圆体状的发光管部13；与该发光管部13的两端部连接，且沿着一对电极11、12的长轴线x延伸的一对侧管部14、15。另外，在发光管部13的内部空间内封入有卤素气体、水银、起始用氩气等，一对侧管部14、15将发光管部13的内部空间密封。需要说明的是，发光管部13的形状也可以是球面状。
54.反射器20在长轴线x方向的一侧设置，并具有：一侧的侧管部14突出的开口部21；围绕长轴线x形成的抛物面状的反射面22；形成在长轴线x方向的另一侧，且另一个侧管部15能够带间隙g地插入的插入孔23。
55.发光管10将在一个侧管部14内延伸的一个电极11作为阳极(anode)、将在另一个侧管部15内延伸的另一个电极12作为阴极(cathode)。一般地，在直流放电灯中，电极的顶端形状的尺寸为(阴极)小于(阳极)，所以利用放电而发出的光在阳极侧被遮住的角度比在阴极侧遮住的角度大。与之相对，对于反射器20，为了增大在开口部21侧接收光的角度，需要加深反射器20。因此，通过将遮挡光的角度较大的阳极设置在反射器20的开口部21侧，从而与将阴极设置在开口部21侧相比，能够将反射器20尺寸减小。
56.从一个侧管部14的顶端部以及另一个侧管部15的基端部延伸出的电线分别与用于供电的一对线束16、17连接。需要说明的是，与一个侧管部14连接的线束16经由安装在反射器20的底座24而被导出到外部。
57.反射器20使绝缘体30的基部31盖在碗状的底部的外侧，并将其接合部用粘接剂固定(参照图4)。另外，绝缘体30的基部31的筒状的中央部分具备保持部32，该保持部32保持被插入反射器20的插入孔23内的另一个侧管部15的基端侧部分。另一个侧管部15在该保持部32处与绝缘体30用粘接剂固定。
58.因此，反射器20和发光管10的另一个侧管部15分别被固定在绝缘体30，反射器20和发光管10没有被粘接，另一个侧管部15和反射器20的插入孔23之间的间隙形成空间s。
59.绝缘体30具有上述的基部31、包含保持部32并且从后方覆盖该基部31的盖部33。盖部33的底部33a被平坦地形成。
60.因此，也可以通过使未图示的灯压盖与该平坦的底部33a抵接，将该灯压盖与图6所示的灯支架40结合，从而将灯1固定在灯支架40。
61.回到图3，绝缘体30的基部31具有2个开放部34，该开放部使另一个侧管部15与反射器20的插入孔23之间的空间s与外部连通，并且使另一个侧管部15向外部开放。而且，如图6所示，在灯1被安装在灯支架40的状态下，通过在灯支架40的后方吸引空气并排出，从而从灯1的前面被吸入的空气通过空间s和开放部34来冷却发光管10。因此，空间s和开放部34形成冷却路径。
62.需要说明的是，如图4所示，在绝缘体30的基部31和盖部33之间的容纳空间配置有作为电阻的白炽灯35，其与外部的供电线束36连接。该白炽灯35的灯丝35a是电阻，所以受到周围的温度的影响而使电阻值会变化。需要说明的是，供电线束36被连接到与线束16、17不同系统的电源。另外，该白炽灯35被配置在该容纳空间，以使得不会被通过冷却路径的空气冷却。例如，向白炽灯35供给电流，并测量白炽灯35的灯丝35a的两端的电压，并将该电压与提前研究的电压和温度的数据库对照，从而能够管理灯的温度和冷却状态。或者，向白炽灯35供给足够大的电流，进行白炽灯35的灯丝35a的熔断。可以利用判断电路来确认熔断的有无，并进行使用历史管理。
63.需要说明的是，作为电阻，除白炽灯35之外，也可以使用金属膜电阻、碳电阻、金属线束、热电偶、双金属等来进行寿命管理、温度管理。
64.另外，白炽灯35可以位于灯1的绝缘体30的内部，也可以被配置在绝缘体30的外侧并与供电线束36连接。
65.另外，关于反射器20的开口部21的外缘，被形成为角部进行过倒角处理的大致正方形，但是4个角部中的一个被作为对准用的切除部26，被形成为与3个角部不同的形状。由此，当灯1被安装到灯支架40时，灯1全部被对准为相同朝向。
66.发光管10由于位于上侧的部分的温度变高，所以当通过上侧的空气的量多时，冷却效率上升。
67.因此，在组装有灯支架40的照明装置中，优选灯1以使被形成在绝缘体30的2个开放部34位于上下方向的方式被对准并安装在灯支架40。
68.另外，也可以是以位于上侧的开放部34的开口面积比位于下侧的开放部34的开口面积大的方式将绝缘体30的形状形成为非对称，从而进一步提高冷却效率。例如，在本实施方式中，如图1所示，开放部34的开口间隙g由通过长轴线x的2个平面规定，通过改变由该2个平面形成的角度，能够改变该开口间隙g，进而改变开口面积。
69.此处，在本实施方式的灯1中，为了提升光照强度，而使发光管部13处的能量增大，随之，发光管部13处的温度变得比以往高。另一方面，从一个侧管部14以及另一个侧管部15延伸的电线和线束16、17的连接部分，从耐热性的观点来看需要相对降低温度。
70.因此，在本实施方式中，将一个侧管部14的长度l1设计为比另一个侧管部15的长度l2长。也就是说，另一个侧管部15由于被暴露在通过冷却路径内的空气中，所以与一个侧管部14相比放热作用高。与之相对，一个侧管部14通过设置得比另一个侧管部15长，从而使发光管部13到来自一个侧管部14的电线与线束16的连接部分为止的距离变远，从而进一步实现该连接部分处的温度的降低。因此，能够提高发光管10的两侧管部14、15处的冷却效率。
71.具体而言，在本实施方式中，一个侧管部14的长度l1被设定为是另一个侧管部15的长度l2的1.1～1.4倍。
72.另外，如图4所示，一个侧管部14被配置在灯1的死区a内，以不阻碍从灯1发出的光。
73.如图5(a)所示，在发光管部13处，利用在一对电极11、12间的放电在辉点p产生的光放射状地变宽，由于电极11、12存在，所以光的取向分布如斜线部b那样，在电极11、12延伸的方向形成影。
74.另外，如图5(b)所示，反射器20是抛物面，发光管10的辉点p被配置在抛物面的焦点。因此，从辉点p发出的光线如单点划线所示，在反射器20的反射面22反射而成为平行光。然而，由于存在辉点p从焦点的偏离以及辉点p具有有限的尺寸，所以实际上包含如虚线所示的光线，所以不会全部都是平行光。当考虑包含该平行光的全部光线的方向时，在反射器20反射的光进一步通过图5(b)所示的斜线部c的全部。而且，与之相对，当将全部的反射的光都不通过的位置作为死区a时，如图4所示，一个侧管部14由于被配置在灯1的死区a内，所以不会妨碍反射器20反射的光。该死区a可以通过设计反射器20的抛物面的形状来形成。
75.因此，虽然在反射器20设置有与开口部21相邻，并规定放射器20的轴向一端的与长轴线x方向垂直的平坦面25，但是一个侧管部14从该平坦面25突出的长度变长。也就是说，如图3所示，在长轴线x方向上，在从发光管部13的中心起到反射器20的平坦面25为止的距离为l4时，从反射器20的该平坦面25起到一个侧管部14的顶端为止的距离l3被设定为0.2
×
l4≤l3≤1.0
×
l4。
76.各侧管部14、15的管径被设定为相对于各侧管部14、15的长度l1、l2能够确保强度的粗细，而且，一个侧管部14不会从灯1的死区a伸出。
77.此处，如图3所示，将各侧管部14、15的管径设为d1，相对于一个侧管部14的长度l1，设定为d1≤0.4
×
l1。
78.另外，一个侧管部14和另一个侧管部15分别被设为圆筒状，且彼此的管径被设为与d1相同。各侧管部14、15与发光管部13连接，发光管部13经由各侧管部14、15与线束16、17连接。发光管部13温度非常高，但是线束16、17为了防止氧化，需要降低温度，通过在各侧管部14、15形成温度梯度来实现线束16、17的温度降低。
79.通过将各侧管部14、15的管径d1设为相同，从而容易将与发光管部13连接的附近的温度梯度在两极处设定为相同。与之相对，当在发光管部13的两极处温度梯度差变大时，玻璃内部积累应变，成为引发破裂的原因。
80.另外，反射器20将开口直径设为d2，当假想的抛物面pa的焦点位置为f1时，优选设定为d2/f1＝7～10。通过设定成该范围，从而聚光位置为大致1m以上，能够高效地将光聚集到复眼透镜。
81.如图6所示，这样构成的高压放电灯1在纵向和横向分别具有多个地被安装在灯支架40，从而应用为曝光装置用的光源部。另外，通过利用未图示的排气装置，将灯支架40的背面侧的空气排出，从而以各高压放电灯1的空间s作为冷却路径，将来自灯支架40的前面侧的空气引入灯1，从而能够冷却各灯1。需要说明的是，也可以是灯支架40的背面侧与灯压盖一起构成密闭空间，将空气从该密闭空间排出。
82.如以上说明，根据本实施方式的高压放电灯，绝缘体30具有开放部34，该开放部将
形成在发光管10的另一个侧管部15和反射器20的插入孔23之间的空间s与外部连通，另外，一个侧管部14的长度l1比另一个侧管部15的长度l2长。由此，能够提高发光管10的两侧管部14、15处的冷却效率，并实现灯自身的光照强度的提升。
83.此外，本发明不限定于前述的实施方式，能够适当进行变形、改良等。
84.例如，在本发明中，发光管和线束的连接的方法、发光管内部的构成不限于本实施方式的形式，可以应用现有的任意的形式。
85.另外，在本发明中，也可以使用如图7所示的电路来进行寿命时间的管理。也就是说，串联配置的电阻ri和保险丝fi(各个i＝1、2
……
n；n为1，优选为2以上的整数)被并联地配置n列。电阻ri的电阻值分别不同，保险丝fi切断的电流值分别不同。在管理寿命时间时，通过从电源部50流过不同的电流，从而按照经过预定时间来将各保险丝fi切断。需要说明的是，电源部50的r表示电源的内部电阻。
86.另外，也可以通过控制电源部50的电压，将各保险丝fi依次切断，从而进行寿命管理。
87.而且，通过用判断电路判断全部的电阻ri和保险丝fi的总电阻值，能够判断灯1的规格。该情况下，即使在使规格不同的灯1点灯的状态下，也能够进行寿命管理，能够正常且安全地点灯。
88.需要说明的是，上述电路也可以不设置保险丝fi，而将电阻值分别不同的多个电阻ri并联配置，通过流过从电源部50流出的不同电流，各电阻ri按照经过预定时间而依次熔断。
89.另外，电阻可以在灯1的绝缘体内部，也可以与实现供电线束36与外部的电接触的未图示的连接部连接。该情况下，电阻需要和与向灯电极供给电力的线束16、17不同系统的电源连接。
90.本发明基于2017年2月2申请的日本专利申请(特愿2017
‑
017856)，本说明书参考并采用了其内容。