TWI509655B - Discharge lamp - Google Patents

Description

放電燈

本發明是關於可用作微影、殺菌處理等的光源之放電燈，特別是關於短弧式放電燈等高輸出功率放電燈的電極構造。

藉由短弧式放電燈等可照射高輝度的光線，用作曝光裝置等的光源。為了液晶基板等的曝光對象物的大型化、提升產能，需要放電燈的高輸出功率化，這伴隨著需要盡最大能力增加額定功率消耗(rated power consumption)。

若加大額定功率，燈的電流量會增加，電極溫度會上升。特別是陽極的前端部會成為高溫，隨著時間經過前端部會熔融、蒸發。其結果，因為不穩定的電弧放電以及金屬附著於管內表面，而使發光效率降低，同時因電極損耗而減低燈具壽命。

為了防止此類因過熱造成的電極熔融，例如將電極表面作成鰭片狀而散熱、或是藉由使鎢電極的表面碳化而形成散熱層來防止電極的蒸發(例如請參考專利文獻1)。

另一方面，藉由不進行電極表面處理而將導熱率高、熔點低於電極本體金屬之金屬材料封入本體內部空間，而可以防止電極的過熱(請參考專利文獻2)。藉由金屬材料的導熱性、以及藉由熔融而產生的在電極內部空間的熱對流，將電極前端部的熱輸送到電極支持棒之處，謀求電極全體的溫度均一化。

另外，為了使電極前端部的熱從電極側面逸出，亦可在電極本體周圍配置中空狀的陶瓷套筒，藉由導熱性高的陶瓷抑制電極溫度的上升(請參考專利文獻3)。

【先行技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】　日本特開2003-249191號公報

【專利文獻2】　日本專利第3994880號公報

【專利文獻3】　日本特開2008-186790號公報

即使將電極表面碳化，仍未改善在電極內部的導熱性，電極前端部仍會過熱。另外，將陶瓷材料構成為傳熱體時，由於陶瓷的絕緣性會對在電極間流動的電流量的增加產生影響，而限制電極構造。另一方面，即使將導熱率高、熔點低的金屬材料封入電極內部，由於金屬的導熱率本身的固有值成為上限，若今後逐漸謀求大電力、大電流化，會無法確實地抑制電極前端部的過熱、熔融。因此，本發明的目的是在大輸出功率的放電燈中，有效地抑制電極的溫度上升。

本發明的放電燈是包含：一對電極，對向配置於一放電管內；以及一對電極支持棒，支持上述電極；至少其中一個電極或電極支持棒具有一傳熱體，此傳熱體是對呈現粒子狀或纖維狀的碳所構成的導熱率大於金屬的導熱率的原材料加以成形而成的。而上述傳熱體是以一體的構造來構成上述電極或上述電極支持棒的至少一部分。

在此處，傳熱體是表示全體性地含碳並形成一體性的構造之物。可使用碳纖維束，作為以碳纖或粒子狀碳基材作為原材料的傳熱體，例如在鉭等的筒狀金屬構件將碳纖綑成束，而可以將碳纖維束構成為傳熱體。另外，亦可將粉末狀碳成形而作為碳基材。另一方面關於傳熱體，亦可構成僅僅碳(石墨)結晶構造的傳熱體，或是亦可適用C/C複合材料、添加鎢等的金屬之金屬/碳複合材料等。例如，亦可混於粉末狀的鎢等的金屬而將傳熱體成形。還有，關於傳熱體，亦可使其含有奈米碳管等的碳奈米纖維。

傳熱體由於是以碳為基材的構造，導熱性優於金屬，熔點則與金屬同樣或高於金屬。因此，在放電中，藉由傳熱體而有效地輸送電極前端部的熱，而謀求電極全體的溫度均一化。由於熱可以從電極本體經由支持棒而擴散，藉此謀求電極的降溫、抑制電極的耗損、延長燈具的壽命。另外，由於傳熱體具導電性、且相對於熱、外力等具有穩定的強度，即使使用各種電極構造仍可以抑制溫度上升。

陽極前端部等，由於電子撞擊在放電當中最容易升溫。為了將電極前端部的熱有效地輸送至電極支持棒之處，較好為構成導熱體而使其至少在電極內部(作為電極本身或電極支持棒)沿電極軸方向延伸。

具有傳熱體的電極構造可藉由各種樣態來構成，可設置傳熱體作為電極的一部分、或是將電極全體作為傳熱體來構成。設置傳熱體作為電極的一部分時，在電極前端部、電極內部、電極側面部等各種電極構造部分中均可適用。還有，亦可由電極支持棒取代電極，使其作為傳熱體而構成。

一旦碳釋出於放電管內，碳會附著於放電管內面，在管內表面形成碳薄膜而降低發光效率。因此，針對升溫的電極前端部，較好為以鎢等的金屬來構成。

還有，為了防止從電極側面釋出碳，較好為在電極本體內沿著電極軸方向形成內部空間，將傳熱體收容於內部空間，來構成具有金屬電極前端部與傳熱體的電極。例如以穿過筒狀構件內的碳纖維束來構成傳熱體時，較好為以碳纖維束從筒狀構件沿著電極軸方向突出的狀態，將傳熱體設於內部空間。

在短弧式放電燈等，沿鉛直方向設置燈，電極支持棒則支持電極。若考慮到確實地保持電極，較好是設置電極蓋，此電極蓋是與電極支持棒及電極本體接合，而將內部空間密閉。為了使電極蓋與電極本體、電極支持棒的連結確實，可將傳熱體的尺寸調整為內部空間的尺寸，無空隙地填入內部空間。

為了藉由對流來作熱輸送，可將傳熱體收容於內部空間而設有空隙，將熔點低於電極本體的熔點之導熱性材料封入內部空間。放電當中，藉由導熱性材料的熔融而在內部空間產生熱對流，將熱輸送至電極支持棒之處。另外，為了有效輸送熔融的導熱性材料的熱，較好為使傳熱體與電極蓋接合，並使傳熱體延伸而使其在點燈當中與導熱性材料接觸。特別是，為了使藉由熱對流所搬運的熱從電極側面釋出，亦可由傳熱體構成形成有內部空間的電極本體的圓筒部。

由於傳熱體與電極蓋的熱膨脹率不同，在點燈當中容易從結合部分發生龜裂。為了使傳熱體與電極蓋的一體性的結合確實，可在傳熱體與電極蓋的接合部分設置漸變組織。在此處，「漸變組織」是表示其內部組織的組成成分及構造在接合部及其附近連續性、階段性地變化的組織，溫度變化等材料功能則伴隨此漸變組織而連續性、階段性地變化。

另一方面，亦可不設電極蓋，在電極本體形成凹部而使將內部空間開放於電極支持棒側。此時，亦可構成為將電極支持棒與傳熱體接合。

或者，為了確實地保持電極，將電極支持棒延伸至內部空間的底面而保持電極前端部。此時，亦可由傳熱體構成形成有內部空間的電極本體的圓筒部。另外，為了將電極前端部的熱散逸至電極支持棒之處，可將傳熱體作為筒狀，使傳熱體與電極支持棒之間設有間隔並同軸性地配置，而使內部空間的底面與外部相連。

亦可構成為在電極內不設內部空間，可接合電極支持棒與電極線定位裝置，構成電極前端部以外的電極軀幹部。此時，較好為在傳熱體與電極前端部的接合部中設置漸變組織，而強化一體性的構造。

另外，可在電極設置軸部，此軸部是從電極前端部沿著電極軸方向延伸而與電極支持棒結合，並在軸部周圍同軸配置圓筒狀的傳熱體，作為未在電極內部設置內部空間的構造。

另一方面，將電極支持棒而非電極構成為傳熱體時，電極前端部的熱在電極支持棒傳遞而輸送至密封管側。通常，在密封管是藉由冷卻風、水冷等進行溫度調整，藉由將電極的熱輸送至密封管側可以有效地作溫度調整。為了將電極前端部的熱釋出於外部，較好為形成在電極支持棒側開放的內部空間，電極支持棒則延伸至內部空間的底面而與電極本體接合。例如可設置一電極蓋，此電極蓋與電極本體接合並形成有連通內部空間與電極外部的孔洞。

藉由本發明，即使在大輸出功率的放電燈中，仍可以有效地抑制電極的溫度上升。

【用以實施發明的最佳形態】

以下，請參考圖式針對本發明的實施形態來作說明。

第1圖是第一實施形態之短弧式放電燈的概略平面圖。

短弧式放電燈10具有透明的石英玻璃製的發光管12，在發光管12內，陰極20、陽極30是以既定間隔對向配置。在發光管12的兩側，石英玻璃製的密封管13A、13B與發光管12連接設置而一體形成。在此處，短弧式放電燈10的配置是使電極軸沿著鉛直方向。

在密封管13A、13B的內部，配置支持陰極20、陽極30的導電性的電極支持棒17A、17B，電極支持棒17A、17B並分別經由金屬箔16A、16B而與導電性的導線棒15A、15B連接。密封管13A、13B的兩端被金屬蓋19A、19B塞住，密封管13A、13B是藉由與設於放電管內的玻璃管、玻璃棒(未圖示)熔接，而將發光管12內的放電空間密封。在發光管12內，封入水銀、及氬氣等的放電氣體。

導線棒15A、15B是連接於外部的電源部(未圖示)，經由導線棒15A、15B對陰極20、陽極30供電。一旦在陰極20、陽極30之間施加電壓，在電極間發生電弧放電，而從發光管12放射光線。

第2圖是陽極30的模式剖面圖。

陽極30具有包含電極前端部43之有底筒狀的陽極本體(以下稱為「電極本體」)42，傳熱體40是收容於形成在電極本體42的筒狀內部空間42S。內部空間42S是形成於圓筒部44內，圓筒部44是從電極前端部43向電極支持棒側延伸，傳熱體40是無空隙地充填於內部空間42S。傳熱體40的尺寸，是定在符合內部空間42S的尺寸。

環狀的電極蓋46是與電極本體42的圓筒部44結合而將傳熱體40密封。電極支持棒17B是與電極蓋46相連，經由電極蓋46而保持著陽極30。

電極本體42、電極蓋46、電極支持棒17B是由鎢構成。另一方面，在陽極30的內部沿著電極軸E延伸的傳熱體40，是由導熱率高於構成電極本體的金屬的導熱率之導電性的鎢/碳複合材料(以下稱「W/C複合材料」)所構成。W//C複合材料是在C/C複合材料等的碳基材塗覆鎢、或是將粉末狀碳與粉末狀鎢混合而一體成形的材料。傳熱體40在常溫或放電時的溫度氛圍，其導熱率高於構成電極本體42的鎢的導熱率，應付熱、及來自外部的衝擊的強度大。還有，傳熱體40的熔點亦高，而實質上不會發生放電當中的熱造成的熔融。

作為陽極30的形成方法者，是對於已預先形成內部空間42S的電極本體42，封入符合內部空間42S的尺寸之傳熱體40。然後，將另外準備的電極蓋46與電極本體42的圓筒部44接合、一體化。作為一體化的方法者，可以是熔焊、硬銲與軟銲等的熔接。

傳熱體40是與內部空間42S的底面42T也就是電極前端部43連接。因此，在放電當中藉由電極前端面43S所受電子撞擊產生的熱，會藉由導熱性優異的傳熱體40而被輸送至電極支持棒側。藉此，電極前端部43不會局部性地過熱，陽極30的溫度會全體性地均一化。

如此藉由第一實施形態，在將陰極20、陽極30在發光管12內對向配置的短弧式放電燈10中，在包含電極前端部43的電極本體形成內部空間42S。然後，在陽極30的內部空間42S封入W/C(鎢/碳)複合材料構成的傳熱體40，藉由與電極支持棒17B、電極本體42結合的電極蓋46而密閉內部空間42S。

由於藉由將傳熱體40設於陽極30內部而使陽極全體的溫度均一化，可防止因電極前端部43的熔融、蒸發而失透明化而降低發光效率，並可以抑制電極損耗。另外，由於傳熱體40具導電性，即使加大電力而電流量增大，仍不會對放電造成影響。

由於導熱率相等的電極蓋46、電極本體42、及電極支持棒17B是作一體性的金屬接合，結合性優異，電極支持棒17B可以確實地保持陽極30。另外，由於傳熱體40未曝露於電極表面，在放電當中不會有將碳釋出於發光管12內而在管內形成碳薄膜而降低發光效率的情況。另外，藉由在陽極30內形成內部空間42S，而謀求電極輕量化。另外，亦可藉由熔接等將傳熱體40與電極本體42結合。另外，亦可調整傳熱體40的尺寸，以設置空隙的方式將傳熱體40封入內部空間42S。

接下來，使用第3圖針對第二實施形態來作說明。在第二實施形態中，與第一實施形態不同，在電極內部空間設置空隙並封入在放電當中熔融的導熱材料。關於此外的構成，則與第一實施形態實質相同。

第3圖是第二實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極130與第一實施形態同樣具有內部空間142S，並 與含電極前端部143的電極本體142、電極蓋146、及電極支持棒17B一體性地結合。柱狀的傳熱體140的直徑小於內部空間142S的直徑，並沿著電極軸方向延伸。傳熱體140的一端140A與電極蓋146結合，另一方面另一端140B未與內部空間142S的底面142T也就是電極前端部143接觸。

電極蓋146與傳熱體140的接合，是分別準備燒結成形的電極蓋146與傳熱體140，藉由雷射熔接、硬銲與軟銲、電阻熔接、壓入等的熔接或擰入(screw-in)等傳統已知的方法接合即可。

在內部空間142S，是以設置空隙的方式封入導熱材料150，在放電當中，導熱材料150熔融而與傳熱體140接觸。導熱材料150是由熔點低於電極本體142的熔點之金屬材料(例如金、銀、銅、銦、鋅、鉛等、或是上述組合成的合金)所構成。

在成形燈時，對導熱體150的塊狀物形成讓棒狀傳熱體140嵌入的孔洞，封入內部空間142S。然後，一旦因放電而使電極前端部143的溫度上升，導熱體150就熔融，液狀的導熱體與傳熱體140接觸。

在放電當中，藉由導熱材料150的熔融，在內部空間142S的空隙部分產生對流。藉此，在含電極前端面143S的電極前端部143的熱被輸送到電極支持棒17B的方向，使陽極130的溫度均一化。

還有，由於在放電當中傳熱體140與導熱材料150接觸，可有效率地將熔融的導熱材料150的熱輸送至電極支持棒側。另外，為了使傳熱體140與電極蓋146的結合更加堅固，亦可藉由鉬取代鎢來構成電極蓋146。另外，亦可將傳熱體140與圓筒部144的內面而非電極蓋結合。

接下來，使用第4圖針對第三實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第三實施形態中，與第一實施形態不同，未設電極蓋。關於此外的構成，則與第一實施形態實質相同。

第4圖是第三實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極230具有一電極本體242，電極本體242是由含電極前端面243S的電極前端部243與圓筒部244構成，將傳熱體240無空隙地埋入形成於電極本體242內的內部空間242S。如第4圖所示，傳熱體240的表面240S曝露於電極外部，未將內部空間242S密閉。傳熱體240是藉由壓入、熔接等與電極支持棒17B的前端部17S結合。

由於傳熱體240是曝露於電極外部，輸送至電極前端部243的熱可以容易地釋出到外部，而可以抑制陽極243的溫度上升。另外，由於未設電極蓋，可使電極輕量化。

接下來，使用第5圖針對第四實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第四實施形態中，與第一至第三實施形態不同，電極全體是由傳熱體所構成。

第5圖是第四實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極330是全體藉由傳熱體340而構成，並與電極支持棒17B接合。電極本體342是燒結鎢與粉末狀碳的混合物而成的。電極本體342與電極支持棒17B的接合，是藉由熔接、壓入等來進行。由於以傳熱體來構成陽極330全體，可充分發揮放電中的熱輸送效果，並可以抑制電極消耗。

接下來，使用第6圖針對第五實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第五實施形態中，與第四實施形態不同，電極前端部是由金屬構成。關於此外的構成，則與第四實施形態實質相同。

第6圖是第五實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極430是由構成電極軀幹部的傳熱體440與電極前端部443構成並一體成形。傳熱體440與電極前端部443，是預先分別燒結成形，藉由硬銲與軟銲、壓入、能量束熔接、擰入等傳統習知的熔接方法來一體化。或者是亦可將電極前端部443成形後，藉由以電極前端部443覆蓋傳熱體440的鑄塗法(cast coating)而一體化。

由於溫度激升的電極前端部是由金屬而不是含碳的傳熱體構成，在放電當中不會將碳釋出於放電空間，而可以延長電極壽命。

接下來，使用第7圖針對第六實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第六實施形態中，與第五實施形態不同，電極前端部與傳熱體的接合部具有漸變組織。關於此外的構成，則與第五實施形態實質相同。

第7圖是第六實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極530具有由傳熱體540構成的電機本體與由鎢構成的電極前端部543，並在傳熱體540與電極前端部543之間形成有漸變組織545，傳熱體540是鎢/碳複合材料。漸變組織545是將鎢/碳組成漸變化的組織層，最上層545S的鎢含量大約100%、最下層545T的碳含量大約100%，從最上層545S到最下層545T的鎢、碳的含量是互成反比。碳的含量愈高，則鎢的含量就減少。

漸變組織545是以習知的加熱燒結方法形成即可，依次改變鎢、碳的粉末的混合比而作層積充填，藉由模具成形而生成鎢/碳的密壓體，將此密壓體緩緩地加熱並燒結。然後，一體成形漸變組織部545、傳熱體540、電極前端部543。

如此一來，藉由形成將鎢粒子與碳粒子的混合層層積的漸變組織部545，即使電極前端部543與傳熱體540的材料成分不同，仍可確實地一體成形，進一步強化應付熱、外力的強度。

另外，在第一、第二實施形態中，亦可在傳熱體與電極蓋的接合部分形成漸變組織。還有在第一至第六實施形態中，亦可構成為在與電極本體等金屬的接合部分形成漸變組織。

接下來，使用第8圖針對第七實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第七實施形態中，與第六實施形態不同，設置電極軸部，以金屬連結電極前端部與電極支持棒。關於此外的構成，則與第六實施形態實質相同。

第8圖是第七實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極630具有一電極本體642，電極本體642是由一圓柱狀的電極軸部636與一電極前端部643構成，圓柱狀的電極軸部636是沿著電極軸方向延伸，在電極軸部636周圍同軸配置圓筒狀的傳熱體640，而與電極前端部643結合。電極支持棒17B是與電極軸部636的端部結合。

由於將相同金屬的電極本體642與電極支持棒17B連結，電極支持棒17B可以確實地保持陽極630。

接下來，使用第9圖針對第八實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第八實施形態中，與第七實施形態不同，電極支持棒是與電極前端部結合。關於此外的構成，則與第七實施形態實質相同。

第9圖是第八實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極730是由圓筒狀的傳熱體740與電極前端部743構成，傳熱體740構成陽極本體。電極支持棒17B是經由傳熱體740的孔洞740N而在電極軸方向延伸，並與電極前端部743結合。在電極支持棒17B與傳熱體740之間設有空隙，孔洞740N的底面740T曝露於外部。

傳熱體740的孔洞740N是構成為電極本體的內部空間，電極前端部743的熱是經由傳熱體740、及孔洞740N而釋出到外部。利用傳熱體740與內部空間二者，可以有效地輸送熱，可以抑制電極消耗。另外，由於電極支持棒17B直接與電極前端部743接合，而穩定地保持陽極730。

接下來，使用第10圖針對第九實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第九實施形態中，與第八實施形態不同，電極本體圍繞傳熱體。關於此外的構成，則與第八實施形態實質相同。

第10圖是第九實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

如第10圖所示，陽極830是與第一實施例同樣具有形成有內部空間842S的電極本體842，在內部空間842S則插入、配置有圓筒狀的傳熱體840。傳熱體840的外徑尺寸是符合內部空間842S的尺寸。電極支持棒17B是通過傳熱體840內部，其前端部與電極前端部843結合。由於傳熱體840未曝露於電極側面，可以防止釋出碳造成的發光效率降低。

接下來，使用第11圖針對第十實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第十實施形態中，與第一至九實施形態不同，電極支持棒是由傳熱體構成。

第11圖是第十實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極930是由鎢等金屬構成的圓柱狀電極本體942所構成，沿著中心軸形成有孔洞942N。電極支持棒170B是由鎢/碳複合材料構成的傳熱體構成。電極支持棒170B是插入固定於電極本體942的孔洞942N，並延伸到電極本體942的電極前端部附近。電極支持棒170B是藉由燒結等而與電極本體942結合。

如此一來，由於電極支持棒170B是由導熱性優異的傳熱體構成，電極前端部943的熱在電極支持棒170B傳播而被輸送至密封管側。由於並非謀求在電極內部熱的均一化而是將熱散逸至通常被冷卻的密封管，而可以抑制電極前端部甚至電極全體的過熱。另外，藉由從電極支持棒亦有效地釋出熱，亦可抑制密封管的溫度上升。

接下來，使用第12圖針對第十一實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第十一實施形態中，與第十實施形態不同，在電極本體設置內部空間，並設置電極蓋。關於此外的構成，則與第十實施形態實質相同。

第12圖是第十一實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極1030的構成是將電極支持棒170B結合於形成有內部空間1042S的電極本體1042，藉由電極蓋1046密閉內部空間1042S。在電極蓋1046形成有讓電極支持棒170B穿過的中心孔洞1046K的同時，形成有通氣孔1046N。藉此，將內部空間1042S的熱排出至電極外部。

接下來，使用第13圖針對第十二實施形態的短弧式放電燈來作說明。在第十二實施形態中，與第二實施形態不同，電極本體的一部分是由傳熱體構成。關於此外的構成，則與第二實施形態實質相同。

第13圖是第十二實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

陽極1130具有電極本體1142，在電極本體1142內形成有內部空間1142S，電極本體1142是由金屬製的電極前端部1143與有底筒狀的傳熱體1144構成。電極支持棒17B是與電極蓋1146結合，電極蓋1146將內部空間1142S密閉。

在內部空間1142S，棒狀的傳熱體1140沿著電極軸E延伸，與電極蓋1146結合。然後，將熔點低於金屬的熔點的導熱材料1150封入內部空間1142S。

接下來，使用第14圖針對第十三實施形態的短弧式放電燈來作說明。第14圖是第十三實施形態之短弧式放電燈的陽極1230的模式剖面圖。

陽極1230是在形成於有底筒狀的電極本體1242之筒狀內部空間1242S收容傳熱體1240。內部空間1242S是形成於圓筒部1244內，被筒狀的狹窄構件1245包圍的傳熱體1240則設置於內部空間1242S，圓筒部1244是從電極前端部1243朝向電極支持棒17B側延伸。傳熱體1240與狹窄構件1245的尺寸，是定在符合內部空間1242S的空間。

環狀的電極蓋1246是與電極本體1242的圓筒部1244結合，並密封傳熱體1240與狹窄構件1245。電極支持棒17B是與電極蓋1246連接，而經由電極蓋1246來保持電極1230。

電極本體1242、電極蓋1246、電極支持棒17B是由鎢構成。另一方面，在陽極1230的內部沿著電極軸E延伸的傳熱體1240是以碳纖維束構成，並被收納於鉭製的狹窄構件1245。

傳熱體1240是由如下所示製造。首先，對於鉭筒，將碳纖維束沿著同軸方向穿過。此時，鉭筒的長度短於碳纖維束的軸向長度，而使碳纖維束的端面較鉭筒的端面突出。另外，碳纖維束的端面是與軸向垂直的平面。

作為陽極1230的成形方法者，是對已預先形成內部空間1242S的電極本體1242，將符合內部空間1242S的尺寸的傳熱體1240封入。還有，亦可使內部空間為錐狀，而嵌合傳熱體1240。另外，亦可以以高精度切削鉭筒的外周面，提高傳熱體的外周面與內部空間1242S的內周面的密接性。然後，將另外準備的電極蓋1246與電極本體1242的圓筒部44接合、一體化。作為一體化的方法者，可以是熔焊、硬銲與軟銲等的熔接。

傳熱體1240是與內部空間1242S的底面1242T也就是電極前端部1243接觸。因此，在放電當中藉由電極前端面1243S所受到的電子撞擊而產生的熱，是藉由導熱性優異的傳熱體1240而被輸送至電極支持棒側。藉此，電極前端部1243不會局部過熱，陽極1230的溫度得到全體性的均一化。較好為傳熱體1240是受到加壓而附在內部空間1242S的底面1242T。在此處，藉由將鉭筒裁切為短於炭纖維束的軸向的長度，碳纖維會從鉭筒內徑擴展，而可以提高碳纖維與內部空間的底面的密接性(接觸條數)。還有，為了提高內部空間的底面1242T與傳熱體的端面間的導熱率，藉由在內部空間的底面1242T混入奈米碳管(以下稱為CNT)，亦可賦予橋接的效果。

如此若藉由第十三實施形態，在將陰極、陽極1230在發光管內對向配置的短弧式放電燈10中，在含電極前端部43的電極本體形成內部空間1242S。然後，在陽極1230的內部空間1242S，是封入碳纖維束構成的傳熱體1240與狹窄構件1245，藉由與電極支持棒17B、電極本體1242結合的電極蓋1246而密封。

由於藉由將傳熱體1240設於陽極1230內部而使陽極全體的溫度均一化，可防止因電極前端部1243的熔融、蒸發而失透明化而降低發光效率，並可以抑制電極損耗。另外，由於傳熱體1240具有適當的導電性，即使輸入電力變大而使電流量增大，仍不會對放電造成影響。

由於導熱率相等的電極蓋1246、電極本體1242、及電極支持棒17B是一體性地金屬接合，其結合性優異，電極支持棒17B可確實地保持陽極1230。另外，由於傳熱體1240未曝露於電極表面，不會有在放電當中將碳釋出於發光管內而在管內形成碳薄膜而降低發光效率的情況。另外，藉由在陽極1230內形成內部空間1242S，而謀求電極輕量化。另外，亦可調整狹窄構件1245的外徑，而以設置空隙的方式將傳熱體1240封入內部空間1242S。還有，若是藉由在此空隙混入CNT而提升導熱率，則較佳。雖使用鉭作為狹窄構件，但是亦可使用其他具有延展性的高熔點耐熱金屬(例如Nb等)的構件。

金屬與傳熱體的結合方法，亦可以以上述以外的方法進行。亦可在電極支持棒、電極二者皆設置傳熱體，亦可使陰極亦使用與陽極同樣的構造。還有，亦可適用於短弧式以外的種類的放電燈。

構成傳熱體的W/C複合材料，亦可在碳纖以外的碳基材加入鎢而生成。另外，構成傳熱體的成分，未限定於W/C複合材料，而亦可以是添加鎢以外的金屬/碳(石墨)複合材料、金屬/奈米碳管(CNT)複合材料。還有，亦可不添加金屬而以碳纖或粒子狀碳為原材料來成形傳熱體。

10．．．短弧式放電燈

12．．．發光管

13A．．．密封管

13B．．．密封管

15A．．．導線棒

16B．．．導線棒

16A．．．金屬箔

16B．．．金屬箔

17A．．．電極支持棒

17B．．．電極支持棒

17S．．．前端部

19A．．．金屬蓋

19B．．．金屬蓋

20．．．陰極

30．．．陽極

40．．．傳熱體

42．．．電極本體

42S．．．內部空間

42T．．．底面

43．．．電極前端部

43S．．．電極前端面

44．．．圓筒部

46．．．電極蓋

130．．．陽極

140．．．傳熱體

140A．．．一端

140B．．．另一端

142．．．電極本體

142S．．．內部空間

142T．．．底面

143．．．電極前端部

143S．．．電極前端面

144．．．圓筒部

146．．．電極蓋

150．．．導熱材料(導熱體)

170B．．．電極支持棒

230．．．陽極

240．．．傳熱體

240S．．．表面

242．．．電極本體

242S．．．內部空間

243．．．電極前端部

243S．．．電極前端面

244．．．圓筒部

330．．．陽極

340．．．傳熱體

342．．．電極本體

430．．．陽極

440．．．傳熱體

443．．．電極前端部

530．．．陽極

540．．．傳熱體

543．．．電極前端部

545．．．漸變組織

545S．．．最上層

545T．．．最下層

630．．．陽極

636．．．電極軸部

640．．．傳熱體

642‧‧‧電極本體

643‧‧‧電極前端部

730‧‧‧陽極

740‧‧‧傳熱體

740N‧‧‧孔洞

743‧‧‧電極前端部

830‧‧‧陽極

840‧‧‧傳熱體

842‧‧‧電極本體

842S‧‧‧內部空間

843‧‧‧電極前端部

930‧‧‧陽極

942‧‧‧電極本體

942N‧‧‧孔洞

943‧‧‧電極前端部

1030‧‧‧陽極

1042‧‧‧電極本體

1042S‧‧‧內部空間

1046‧‧‧電極蓋

1046K‧‧‧中心孔洞

1046N‧‧‧通氣孔

1130‧‧‧陽極

1140‧‧‧傳熱體

1142‧‧‧電極本體

1142S‧‧‧內部空間

1143‧‧‧電極前端部

1144‧‧‧傳熱體

1146‧‧‧電極蓋1146

1150‧‧‧導熱材料

1230‧‧‧陽極

1240‧‧‧傳熱體

1242‧‧‧電極本體

1242S‧‧‧內部空間

1242T‧‧‧底面

1243‧‧‧電極前端部

1244‧‧‧圓筒部

1245‧‧‧狹窄構件

1246‧‧‧電極蓋

E‧‧‧電極軸

第1圖是第一實施形態之短弧式放電燈的概略平面圖。

第2圖是第一實施形態的陽極的模式剖面圖。

第3圖是第二實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第4圖是第三實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第5圖是第四實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第6圖是第五實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第7圖是第六實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第8圖是第七實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第9圖是第八實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第10圖是第九實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第11圖是第十實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第12圖是第十一實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第13圖是第十二實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

第14圖是第十三實施形態之短弧式放電燈的陽極剖面圖。

17B．．．電極支持棒

40．．．傳熱體

42．．．電極本體

42S．．．內部空間

42T．．．底面

43．．．電極前端部

43S．．．電極前端面

44．．．圓筒部

46．．．電極蓋

E．．．電極軸

Claims (24)

1. 一種放電燈，包含：一對電極，對向配置於一放電管內；以及一對電極支持棒，支持該些電極；其特徵在於：至少其中一個電極或電極支持棒具有一傳熱體，該傳熱體是對由粒子狀或纖維狀的碳所構成的導熱率大於金屬的導熱率的原材料加以成形而成的；以及該傳熱體是以一體的構造來構成上述電極或上述電極支持棒的至少一部分；該傳熱體是以碳纖作為碳基材，加以成形而成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其特徵在於至少在上述電極內部中該傳熱體是沿著電極軸方向延伸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其特徵在於：上述電極具有金屬的電極前端部；以及該傳熱體構成上述電極的一部分。
4. 如申請專利範圍第3項所述放電燈，其特徵在於：上述電極具有一電極本體，該電極本體內沿著電極軸方向形成有內部空間；以及該傳熱體被收容於該內部空間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之放電燈，其特徵在於：上述電極具有電極蓋，該電極蓋與該電極支持棒及該電極本體接合而將該內部空間密閉。
6. 如申請專利範圍第5項所述之放電燈，其特徵在於該傳熱體是無空隙地充填於該內部空間。
7. 如申請專利範圍第5項所述之放電燈，其特徵在於：該傳熱體是被收容於該內部空間並設有空隙；以及熔點低於該電極本體的熔點之導熱性材料，是被封入於該內部空間。
8. 如申請專利範圍第7項所述之放電燈，其特徵在於該傳熱體是與該電極蓋接合，並在點燈當中延伸而與該導熱性材料接觸。
9. 如申請專利範圍第8項所述之放電燈，其特徵在於：該傳熱體還構成形成該內部空間的該電極本體的圓筒部。
10. 如申請專利範圍第8項所述之放電燈，其特徵在於該傳熱體在與該電極蓋的接合部分具有漸變組織。
11. 如申請專利範圍第4項所述之放電燈，其特徵在於該電極支持棒與該傳熱體接合。
12. 如申請專利範圍第4項所述之放電燈，其特徵在於：該電極支持棒延伸至該內部空間的底面而支持該電極前端部。
13. 如申請專利範圍第12項所述之放電燈，其特徵在於：該傳熱體還構成形成該內部空間的該電極本體的圓筒部。
14. 如申請專利範圍第12項所述之放電燈，其特徵在於：該傳熱體為筒狀，且與該電極支持棒間隔設置併同軸性地配置。
15. 如申請專利範圍第3項所述之放電燈，其特徵在 於：該傳熱體與該電極前端部及該電極支持棒接合，構成上述電極的軀幹部。
16. 如申請專利範圍第3項所述之放電燈，其特徵在於：上述電極具有一軸部，該軸部從該電極前端部沿著電極軸方向延伸並與該電極支持棒接合；以及該傳熱體為圓筒狀，同軸配置於該軸部周圍。
17. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其特徵在於：包含該電極前端部的電極全體作為該傳熱體而構成。
18. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其特徵在於該電極支持棒作為該傳熱體而構成。
19. 如申請專利範圍第1項所述之放電燈，其特徵在於該傳熱體是藉由在筒狀構件內將上述碳纖捆成碳纖維束而構成。
20. 如申請專利範圍第19項所述之放電燈，其特徵在於：上述電極具有電極本體，該電極本體內沿著電極軸方向形成有內部空間；以及以該碳纖維束從該筒狀構件沿著電極軸方向突出的狀態，將該傳熱體設於該內部空間。
21. 如申請專利範圍第1至18項任一項所述之放電燈，其特徵在於：該傳熱體是以粉末狀碳作為基材，加以成形而成。
22. 如申請專利範圍第1至18項任一項所述之放電 燈，其特徵在於該傳熱體是由金屬/碳複合材料所構成。
23. 如申請專利範圍第22項所述之放電燈，其特徵在於該傳熱體是由鎢/碳複合材料所構成。
24. 如申請專利範圍第1至18項任一項所述之放電燈，其特徵在於該傳熱體包含碳奈米纖維。