ヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウス
【課題】 露光面或いは焼付面等の照射面上に高輝度で分布光量が均一なヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスを得る。
【解決手段】 管体１および管体２がヘリカル状の少なくとも２本のヘリカル放電ランプＨＭ１，ＨＭ２を基部３１内の内部反射体４０に立設したヘリカル放電ランプハウス３によって強力、高輝度で且つ、分布光量が均一なヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスを得る。
【解決手段】 管体１および管体２がヘリカル状の少なくとも２本のヘリカル放電ランプＨＭ１，ＨＭ２を基部３１内の内部反射体４０に立設したヘリカル放電ランプハウス３によって強力、高輝度で且つ、分布光量が均一なヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスを得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスに係わり、特に、超高圧水銀ヘリカルランプからなる曲管状の高輝度放電ランプを用いて露光面上の絶対光量を増加させると共に高いパワーを出力することが可能なヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスに関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度放電ランプ（High Intensity Discharge Lamp ：ＨＩＤ）は一般的には発光するアークが発光管の管壁温度によって、安定化される管壁負荷が３×１０-4ｗ．ｍ-2以上である熱陰極放電ランプと定義されていて一般的には高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等を指している。
【０００３】
高圧水銀ランプは点灯中の蒸気分圧が１０5 Ｐａ以上の水銀蒸気中の放電によって発光し、メタルハライドランプは金属蒸気とハロゲン化物の解離生成物との混合中の放電によって発光し、高圧ナトリウムランプは、点灯中の蒸気圧が１０4 Ｐａ程度のナトリウム蒸気中の放電によって発光している。
【０００４】
本発明者は上述の高圧水銀灯を超高圧化し、点灯時の圧力を２×１０7 Ｐａ程度とし、ガラス管を逆Ｕ字状に形成した高輝度放電ランプを特許文献１で提案している。
【０００５】
図１０は特許文献１に開示された高輝度放電ランプを示すものであり、この構造を簡単に説明すると高圧水銀ランプから成る、高輝度放電ランプＭは放電空間２２を内部に形成する逆Ｕ字状に弯曲形成された石英管等より成る管体２１を設け、この管体２１の両端に例えばタングステン線より成る棒状の放電電極２３Ｌおよび２３Ｒを、管体２１の両端部の管軸上に貫通配置させ、且つ気密的に封着させている。
【０００６】
また、管体２１の両端部には各端から所要の間隔を保持した位置に環状に括れ部２４Ｌ及び２４Ｒを管体２１の管壁内に突設し、各括れ部２４Ｌ及び２４Ｒからガラスの管体２１の各端の封着部の間に水銀２６Ｌ，２６Ｒを充填した水銀溜２５Ｌ，２５Ｒを形成する。各電極２３Ｌ，２３Ｒは、その内端が水銀２６Ｌ，２６Ｒより突出するようになされ、各放電電極２３Ｌ，２３Ｒの外端自体より成るリードまたは、この外端に連結されて成るリード２７Ｌ，２７Ｒが管体２１外に端子として導出されている。
【０００７】
さらに、高輝度放電ランプＭの両端には、他部との電気的連結及び機械的補強に供する金属又は合成樹脂より成るベース２８を設ける。このベース２８には、管体２１の両端部をそれぞれ挿入する透孔２９Ｌ，２９Ｒが穿設され、これら透孔２９Ｌ，２９Ｒを通じて両放電電極２３Ｌ，２３Ｒのリード２７Ｌ，２７Ｒがベース２８の例えば下端より導出される。また、透孔２９Ｌ，２９Ｒ内には、例えばベース２８が導電性である場合は絶縁性の接着剤３０が充填されてベース２８に管体２１の機械的保持がなされる。
【０００８】
上述の構成によると放電空間２２を物理的に両端の水銀溜２５Ｌ，２５Ｒより上方に配置したので水銀２６Ｌ，２６Ｒの蒸発や凝縮の繰り返しにおいて、液化した水銀２６Ｌ，２６Ｒが表面張力のみならず、その自重によって速やかに水銀溜２５Ｌ，２５Ｒへと戻ることから、希ガスの取り込みを激減させることができ、これによって気泡の発生を効果的に減少させることができると共に、管体２１の放電空間部２２が屈曲されていることによってベース２８から両電極の端子導出をなし得ることから、外部回路との連結が簡便となると共にベース２８によって管体２１の両端部が機械的に一体化されることによって補強効果を生じ、管体２１の破損事故が激減される。また、全体の構成の小型コンパクト化も図られる。さらに、高輝度放電ランプＭが直線状である場合に比し、配光分布もとり易いという利点がある。
【０００９】
また、上述の様な逆Ｕ字状の高輝度放電ランプＭを用いて、陰極線管の蛍光体やシャドウマスク、印刷製版、プリント基板、ＩＣリードフレーム等の露光或いは焼付光源として用いる場合は図１０および図１１に示すような高輝度放電ランプハウスが用いられている。この様な高輝度放電ランプハウスは本出願人が先に特許文献２として提案している。
【００１０】
図１１および図１２は上記特許文献２に提示した一形態例を示すもので図１１は高輝度放電ランプハウスの平面図、図１２は図１１のＡ−Ａ矢視断面図を示すものである。
【００１１】
図１１および図１２において、３１はランプハウスの基部であり、このランプハウスの基部３１の４隅にピン孔３１ａを設けてガイドピンを嵌め込むことにより、基台に位置決めするようになっている。ランプハウスの基部３１上には上面にネジ孔３１ｂと、このネジ孔３１ｂよりやや小さい径で同心円状の窓孔３１ｃがそれぞれ形成され、さらに、右側面から内方に向って先端が円弧形のランプ収納部３１ｄが形成されている。ランプ収納部３１ｄは窓孔３１ｃの下方に連続して配置されている。
【００１２】
ランプ収納部３１ｄの先端円弧部の中心には、馬蹄形状のランプ収納部３１ｄを形成する円盤形の仕切り板３２がネジ３３により固定されている。これにより、ランプ収納部３１ｄ内にほぼ半円状の曲管収納部分が形成され、この端部においてランプ収納部３１ｄとランプハウスの基部３１の外側面との間に流路３１ｅ，３１ｆがそれぞれ形成されている。
【００１３】
一方、逆Ｕ字状に形成した、図１０で詳記した例えば、高圧水銀ランプから成る高輝度放電ランプＭは馬蹄形状のランプ収納部３１ｄ内に配設され、図１０で説明したベース２８のソケットと成るフランジ２８ａをランプハウスの基部３１にＯリング３４を介して、気密に螺着している。なお、３５はフランジに螺着した端子、２７Ｌ及び２７Ｒは端子から引き出された高輝度放電ランプＭのリードである。
【００１４】
また、窓孔３１ｃにはガラスからなるフェースプレート３６が嵌め込まれており、このフェースプレート３６の外縁部にはＯリング３７を挟んでリング３８が設けられている。枠リング３９をネジ孔３１ｂにネジ込むことにより、リング３８は下方に押されてＯリング３７を圧縮して、窓孔３１ｃは気密状態に保たれる。
【００１５】
このような構成において、流路３１ｆから冷却用の水を流入すると、水は高輝度放電ランプＭの周囲を通過して流路３１ｅから流出し、高輝度放電ランプＭは水冷される。そして、リード２７Ｌ及び２７Ｒを電源に接続すると放電電極２３Ｌ及び２３Ｒ間に高電圧が加わり、管体２１内で放電が起こって逆Ｕ字状の高輝度放電ランプＭが光源として図１２のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで示す様に発光する様に成されていた。
【００１６】
上述の図１１及び図１２に示す高輝度放電ランプハウスの構成によると高輝度放電ランプＭは図１１および図１２に示すようにランプハウスの基部３１上に寝かされた状態で使用されるため、図１０で詳記したような放電空間２２を物理的に両端の水銀溜２５Ｌ及び２５Ｒより上方に配置したことで水銀２６Ｌ，２６Ｒの蒸発や凝縮の繰り返し時に、液化した水銀２６Ｌ，２６Ｒが表面張力のみならず、その自重によって速やかに水銀溜２５Ｌ，２５Ｒへと戻ることで、希ガスの取り込みを激減させることができ、これによって気泡の発生を効果的に減少させるという効果が得られない課題を有していた。さらに、高輝度放電ランプが逆Ｕ字状となるため光源が非対称となりの照光面上の均一化が難しくなる問題もあった。
【００１７】
この様な課題を解決するために、本出願人は先願に係わる特願２００３−３２２０９９号明細書によって高輝度放電ヘリカルランプ及び高輝度放電ヘリカルランプハウスを提案した。この構成は基台上に立設した１本のガラス管体をヘリカル状に形成した放電ランプを設けた高輝度放電ヘリカルランプ及び高輝度放電ヘリカルランプハウスとしたものである。
【特許文献１】特公平６−３０２４０号公報（３頁、第１図）
【特許文献２】特開平１−１４５７２号公報（２頁、第３図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記した放電ランプをヘリカル状に成した構成の場合、液化した水銀２６Ｌ，２６Ｒが表面張力のみならず、その自重によって速やかに水銀溜２５Ｌ，２５Ｒへと戻ることで、希ガスの取り込みを激減させることができ、これによって気泡の発生を効果的に減少させるという課題を解決できるが、１本の高輝度放電ヘリカルランプをプリント基板、ＩＣリードフレーム、ＣＲＴ蛍光体、シャドウマスク、印刷製版等の露光或いは焼付けの光源とする場合、露光面或いは焼付面の絶対強度が不足し配光分布を考慮した時の照度分布の非対称性と均一性が難しくなる課題を生じた。
【００１９】
本発明は上述の課題を解消するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は露光面或いは焼付面での絶対光量を増大させると共に照度分布の対象性と均一性の調整が容易なヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスを得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するための第１の本発明はガラス管体内に放電電極部が形成された、ヘリカル状のガラス管体からなるヘリカル放電ランプを少なくとも２本基板上に立設した放電ランプとしたものである。
【００２１】
第２の本発明は、少なくとも２本のヘリカル放電ランプを水冷用のランプハウス内に収納させたものである。
【００２２】
第３の本発明は、少なくとも２本のヘリカル放電ランプの照光面を２次元方向に広げる形状となしたヘリカ放電ランプとしたものである。
【００２３】
第４の本発明は、ガラス管体内に放電電極部が形成され、ヘリカル状のガラス管体からなるヘリカル放電ランプを少なくとも２本基板上に立設したヘリカル放電ランプと、ヘリカル放電ランプの端子を導出すると共に冷却用入出力孔を有し、底部と側部を残した中ぐり部の形成された基部と、基部の中ぐり部内に挿入され、冷却用入出力孔と連通する通路と、ヘリカル放電ランプの端子の挿入される挿入孔を有すると共に上面に鏡面を形成した内部反射体と、内部反射体の略中央位置に立設させた排出管と、内部反射体を有する基部に係止されるガラスカバーと、を具備し、少なくとも２本のヘリカル放電ランプのヘリカル状の放電空間部の２次元的照光面から放射される放射光を上方に放射させたランプハウスとしたものである。
【００２４】
第５の本発明は、排出管を第１および第２の管体のヘリカル状の放電空間部の略中央位置になる様に前記基部上に立設し、排出管を筒状又は蛇腹状となし、外面に反射層を形成してなるヘリカル放電ランプハウスとしたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスによると、ヘリカル放電ランプハウスのヘリカル放電ランプのヘリカル部の光源が略円管状で少なくとも二重螺旋となり照光面或いは焼付面の輝度および照度は２倍以上となり且つ、照光面が対称となり照光面上の輝度および照度の均一化を図ることが可能となり配光分布も、とり易いという利点がある。さらに、水冷方法をガラスカバー内に立設した配水管により排水効率を高めると共に配水管の外壁に反射層を形成したので高いパワー出力が可能な放電ヘリカルランプおよび放電ヘリカルランプハウスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明のヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスとして、放電空間部の管体をヘリカル状に形成した２本のヘリカル放電ランプをヘリカル放電ランプハウスに収納した構成およびその効果を図１乃至図９により詳記する。
【００２７】
図１は本発明の１形態例を示すヘリカル放電ランプ及びヘリカル放電ランプハウスの組み立て状態を示す斜視図、図２（Ａ）（Ｂ）は本発明の１形態例を示すヘリカル放電ランプハウスの平面図および図２（Ａ）のＡ−Ａ側断面矢視図、図３（Ａ）（Ｂ）は本発明の左側面図および底面図、図４は本発明の１形態例を示すヘリカル放電ランプのヘリカル部を示す１部を断面とする斜視図及び平面図、図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１のヘリカル放電ランプの形状を説明するための正面、側面、平面図、図６は第２のヘリカル放電ランプの形状を説明するための正面、側面、平面図、図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１と第２のヘリカル放電ランプを組み合わせた状態を示す正面、側面、平面図、図８は本発明の他の形態例を示すヘリカル放電ランプのヘリカル部を示す平面図および斜視図、図９は強度分布特性曲線の測定方法を説明するための曲線図である。
【００２８】
以下、図１乃至図９に於いて、図１０乃至図１２との対応部分には同一符号を付して説明する。
【００２９】
以下、図１乃至図３（Ａ）によって図２（Ａ）の平面図に示される様に第１および第２のヘリカル放電ランプＨＭ１とＨＭ２の基部３１への取り付け位置が互いに直交する様に配設された場合のヘリカル放電ランプ及びヘリカル放電ランプハウスについて説明する。本発明に用いる第１のヘリカル放電ランプＨＭ１は図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）に示す様に構成する。即ち、石英等の碍子より成る第１の管体１は、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）に示す様に一方の第１の直管部１Ａからヘリカル状に立ち上がりヘリカル部１Ｂに連接され、その平面形状が図５（Ｃ）に示すように略リング状であり、該ヘリカル部１Ｂの終端は他方の第２の直管部１Ｃに連接されている。尚、第２の直管部１Ｃに配設されている１Ｄは第１の管体１内を真空排気するための排気口であり、第１および第２の直管部１Ａ，１Ｃの下端部には仮想線で示されている様に端子３５Ａが接合されている。
【００３０】
又、第２のヘリカル放電ランプＨＭ２を構成する石英等の硝子より成る第２の管体２は図６（Ａ）乃至（Ｃ）に示す様に、第１の放電ヘリカルランプＨＭ１に比べてヘリカル部２Ｂの直径が小さく形成され、図２（Ａ）に示す様に第１のヘリカル部１Ｂの内径内に収まるように選択される。即ち、図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）の如く、一方の第１の直管部２Ａからヘリカル状に立ち上がり、その平面形状が図６（Ｃ）に示すように略リング状であり、ヘリカル部２Ｂの終端は他方の第２の直管部２Ｃに連接されている。第２の直管部２Ｃはヘリカル部２Ｂから立ち下る、尚、第２の直管部２Ｃに配設されている２Ｄは第２の管体２内を真空排気するための排気口であり、第１および第２の直管部２Ａ，２Ｃの下端部には仮想線で示されている様に端子３５Ｂが接合されている。図６（Ｃ）に示す構成では第１の直管部２Ａと第２の直管部２ＣとはＸ軸およびＹ軸に対して９０度の位置にあるが図１乃至図３に用いる第２のヘリカル放電ランプＨＭ２の第２の管体の２つの端子３５Ｂ、３５Ｂは破線で示す様にＸ軸上の１８０度の角度位置にあるものが用いられる。
【００３１】
ヘリカル状に形成した第１および第２の管体１，２の第１及び第２の直管部１Ａ，１Ｃと２Ａ，２Ｃの両端内には図１０と同様に図２に示すように〔図２（Ｂ）では第２の管体２の放電電極部のみを示すが、第１の管体１も同様に構成される。また、図６では立ち上がり部の第１の直管部２Ａと立ち下がり部の第２の直管部２Ｃ間の角度は図６（Ｃ）の様に９０度であるが図２（Ａ）に示す様に互いに１８０度位置に在るものを用いた場合で説明する。〕タングステン線より成る棒状の左右の放電電極２３Ｌ，２３Ｒが設けられ、これら放電電極２３Ｌ，２３Ｒは管体２（または１）の第１および第２の直管部２Ａ，２Ｃ（１Ａ，１Ｃ）の左右封止端（１Ａ，１Ｃでは前後封止端）から貫通立設されている。左右の放電電極（前後放電電極）２３Ｌ，２３Ｒ近傍の第１および第２の直管部２Ａ，２Ｃ（１Ａ，１Ｃ）の内壁には括れ部２４Ｌ，２４Ｒが突出形成され、左右封止部（前後封止部）と括れ部２４Ｌ，２４Ｒ間には水銀２６Ｌ，２６Ｒを挿入して水銀溜２５Ｌ，２５Ｒを形成する。
【００３２】
第２（第１）のヘリカル放電ランプＨＭ２（ＨＭ１）の第２の管体２（１）の左右両端から立設した第２の直管部２Ａ，２Ｃの左右封止部は放電電極部を構成する端子３５Ｂ、３５Ｂ（３５Ａ、３５Ａ）となされ、ヘリカル放電ランプＨＭ１の第１の管体１の前後両端から立設した第１の直管部１Ａ，１Ｃの前後封止部は放電電極部を構成する端子３５Ａ、３５Ａとなされている。第１および第２の放電電極２３Ｌ，２３Ｒを電気的に連結すると共に機械的に補強するために合成樹脂より成る円筒状ベースの内径に第１および第２の管体１，２の第１および第２の直管部１Ａ，１Ｃと２Ａ，２Ｃの封止部を挿入して、絶縁性接着剤で接合する。第１の放電ヘリカルランプＨＭ１の第１の管体１と第２のヘリカル放電ランプＨＭ２の第２の管体２の端子３５Ａ、３５Ａと３５Ｂ、３５Ｂは図２（Ａ）の平面図に示されるように互いに直交する位置に配置されている。
【００３３】
これら放電電極部２３Ｌ，２３Ｒを構成する円筒状ベースの端子３５Ｂ，３５Ａを貫通したリード２７Ｌおよび２７Ｒはヘリカル放電ランプハウス３の外部に導出されて所定の電源に接続される。
【００３４】
つぎに、ヘリカル放電ランプハウス３の構成を説明する。ランプハウス台となる基部３１は合成樹脂あるいは金属からなる略円盤状部材の上面を図１の様に円状に座ぐり、中ぐり部３１Ａを形成することで、底部３１Ｂ，円周部３１Ｃを残して断面が略凹状の基部３１が形成される。基部３１の底部１Ｂの中心には図２（Ｂ），図３（Ｂ）に示すように排水用の排出口３１Ｄが穿たれ、この排出口３１Ｄの両端に皿ネジ用の透孔３１Ｅ，３１Ｅを穿ち、後述する内部反射体４０を基部３１の底部３１Ｂの裏側からネジ４１で螺着させる。これら透孔３１Ｅ，３１Ｅの両端には第２のヘリカル放電ランプＨＭ２の端子３５Ｂを挿通させるための透孔３１Ｆ，３１Ｆ（第１のヘリカル放電ランプＨＭ１用の透孔３１Ｐ，３１Ｐも透孔３１Ｅ，３１Ｅと直交した位置に穿たれている。）また、基部３１の底部３１Ｂの内側には排出口３１Ｄおよび２個の透孔３１Ｆ，３１Ｆを囲むように２個のリング溝３１Ｇ，３１Ｈを形成してゴム製のＯリング４２を挿入して端子３５を防水するように成される。
【００３５】
また、基部３１の円周部３１Ｃには水挿入口３１Ｊ，３１Ｊが穿たれている。さらに、基部３１の上部外周には雄ネジ３１Ｋを形成し、リング状ネジ４３の内径部に形成した雌ネジと螺合させるように成されている。
【００３６】
第１および第２のヘリカル放電ランプＨＭ１とＨＭ２の端子３５Ｂ，３５Ａを立設させるための内部反射体４０は略円柱状の金属部材からなり、その上面は外周からリング状溝４０Ａを形成して、このリング状溝４０ＡにＯリング溝４０Ｂを形成し、ゴム製のＯリング４７を挿入し、気密になし、さらに、ガラスカバー４５のフランジ４６をリング状溝４０Ａに載置し、Ｏリング４８を介してリング状ネジ４２を略コップ状のガラスカバー４５の頂部から挿入し、リング状ネジ４３の内径部に形成した雌ネジを基部３１の雄ネジ３１Ｋを螺合させる。又基部３１の中ぐり部３１Ａに挿入される内部反射体４０の中心位置には排出口３１Ｄと連通する透孔４０Ｃを形成する。また、この透孔４０Ｃの両端にネジ４１と螺合する雌ネジ４０Ｄが形成されると共に、この雌ネジ４０Ｄの両端には基部３１に穿った透孔３１Ｆ，３１Ｆおよび３１Ｐ，３１Ｐと連通する段付透孔４０Ｅが穿たれ第１および第２の放電ヘリカルランプＨＭ１およびＨＭ２の端子３５Ｂ，３５Ａを挿入し、基部３１の透孔３１Ｆ，３１Ｆおよび３１Ｐ，３１Ｐから端子３５Ｂ，３５Ａの一部を突出させるように固定させる。
【００３７】
内部反射体４０の外周面には基部３１の円周部３１Ｃに穿った水排出口３１Ｊに連通する傾斜通路４０Ｇが段付透孔４０Ｅから通じている。さらに、内部反射体４０の外周面にはリング溝４０Ｈが形成され、Ｏリング４９が挿着されている。内部反射体４０の上面は表面にニッケル鍍金等を施して、凹面部４０Ｊまたは凸面部となされ、凹面部４０Ｊは鏡面とされて反射面を構成して、ヘリカル部１Ｂ，２Ｂで発光した光は凹面部４０Ｊで反射してガラスカバー４５を介して上方に照射される。内部反射体４０の中央の穿った透孔４０Ｃ内には上部を蛇腹状にした排出管５０が装着され所定の方法で固定されている。
【００３８】
上述のように構成された各部材の組み立て方法を図１および図２により説明する。まず、基部３１の中ぐり部３１Ａ内に内部反射体４０を挿入する。つぎに、基部３１の底部３１Ｂの裏面からネジ４１を雌ネジ４０Ｄに挿入螺着させて基部３１に内部反射体４０を固定させる。また、内部反射体４０の中央に穿った透孔４０Ｃに排出管５０を挿入固定する。この排出管５０の固定方法はネジ止め、接着剤の接合、嵌合等の適宜方法で固定することが出来る。もちろん、基部３１のリング溝３１Ｇ，３１Ｈ，内部反射体４０のリング溝４０Ｂ，４０Ｈ内にはＯリング４２，４７，４９が装着されている。
【００３９】
つぎに、第１および第２の放電ヘリカルランプＨＭ１，ＨＭ２の端子３５Ｂ，３５Ａを内部反射体４０の段付透孔４０Ｅと４０Ｐ内に挿入して、排出管４１の固定方法と同様に端子３５Ａ，３５Ｂの先端が基部３１の底部３１Ｂから突出するように立設させて、ガラスカバー４５のフランジ４６を内部反射体４０のリング状溝４０Ａ内に装着し、Ｏリング４８を介してリング状ネジ４２によって、リング状ネジ４２の内径内の雌ネジを基部３１に形成した雄ネジ３１Ｋに螺合させることでガラスカバー４５を基部３１に固定させる。
【００４０】
上述のように、組み立てられたヘリカル放電ランプハウス３の水挿入口３１Ｊ,３１Ｊから水を注入することで、傾斜通路４０Ｇおよび段付透孔４０Ｂを介してガラスカバー４５内に充満した水は排出管５０の頂部から排出口３１Ｄを経由して矢印Ａのように排出される。したがって、電気的に導通状態となされた第１及び第２のヘリカル放電ランプＨＭ１，ＨＭ２を有効に冷却させることができる。
【００４１】
次に、図４（Ａ）（Ｂ）乃至図７によって他の形態例を説明する。図４（Ｂ）は高輝度ヘリカル放電ランプＨＭのヘリカル部１Ｂ，２Ｂを上側から見た平面図であり、図４（Ａ）は１部を切断した他の構成を示すヘリカル部１Ｂの斜視図である。図１乃至図３では第１および第２の管体１，２は図５（Ｃ）に示す様に第１の直管部１Ａ，１Ｃおよび２Ａ、２Ｃに固定した端子３５Ａ，３５Ａおよび３５Ｂ，３５ＢＸ軸上の１８０度対抗した位置から立設されてヘリカル部１Ｂおよび２Ｂを構成した螺旋構造の管体１，２としたが、図４（Ａ）（Ｂ）の構成は図５，図６に示すヘリカル状に形成した管体１，２を用いて図７の様に組み合わせたものでヘリカル部１Ｂと２Ｂを異なるピッチと異なる直径とし、第１の端子３５Ａの角度範囲は図５（Ｃ）の様にＸ軸上の１８０度の対抗位置とし、第２の端子３５Ｂの角度範囲は図６（Ｃ）の様にＸ軸上とＹ軸上の９０度位置に夫々配設したものを図７（Ａ）乃至（Ｃ）の様に組み合わされたものである。又、第１および第２の直管部１Ａ，２Ａ，１Ｃ，２Ｃの立上がり、立下り部の角度範囲の異なる複数の管体１〜第Ｎ個の組合せは任意であり、このよう様な構成では、第１および第２あるいは第１乃至第Ｎ個までの複数の管体１，２…Ｎを容易に組み合わせることが可能となる。尚、図４で５１は給排水管であり、又、排出管５０は蛇腹状に限らず円管や方形管あるいは排出管５０の上部を露斗状となしても良い。
【００４２】
次に、図８に基づいて、本発明の他の形態例を説明する。図８（Ａ）は第１および第２ヘリカル放電ランプＨＭ１，ＨＭ２のヘリカル部１Ｂ，２Ｂを上側から見た平面図であり、図８（Ｂ）は更に他の構成を示すヘリカル部１Ｂ，２Ｂの斜視図である。図１乃至図３ではヘリカル部１Ｂ，２Ｂは異なる径の螺旋構造の管体１，２としたが、図８（Ａ）ではヘリカル部１Ｂ，２Ｂを略方形状に異なる或いは同一の大きさで１方のヘリカル部のピッチを他方のピッチの２倍以上として立ち上げたものである。もちろん、方形状のヘリカル部１Ｂ，２Ｂの大きさを順次大きく、あるいは小さくさせる様にしても良い。また、排出管５０も管軸と直交（Ｘ，Ｙ軸）する断面の形状を略正方形状となしたものである。このように構成することで、照光面での発光面積を自由に選択することができて、輝度等も自由に選択可能となる。また、ヘリカル部１Ｂ，２Ｂを方形以外の多角形状に構成させるようにしてもよい。
【００４３】
図８（Ｂ）に示す構成は図４と同様に略円形状にヘリカル部１Ｂを立ち上げているが、このヘリカル部１Ｂ，２Ｂの直径を順次大きくして、照光面での発光面積を増加させる様にしたものである。もちろん、上述の構成と逆にヘリカル部１Ｂ，２Ｂの直径を順次小さくして照光面での発光面積を増加又は減少させる様にしてもよい。
【００４４】
つぎに、上述の本発明のヘリカル放電ランプ及びヘリカル放電ランプハウスに基づいて被照射体に露光用の光を照射した場合の強度（照度）分布測定結果を以下に説明する。
【００４５】
図９は、第１のヘリカル放電ランプＨＭ１およびヘリカル放電ランプハウスの強度分布の測定方法を示す模式図であり、図１で示した内部反射体４０上に１個のヘリカル放電ランプＨＭ１を設けて光源としたヘリカル放電ランプハウス３の２次元方向の測定点を示すものである。表１は光源のＸＹＺ軸の中心位置Ｏから２２０ｍｍの１次元の水平円周方向の各位置０乃至位置１５地点の輝度強度（Ｍｗ／ｃｍ２）分布の測定結果を示し、表２はヘリカル放電ランプＨＭ１の光源中心位置Ｏから２２０ｍｍの２次元の垂直円周方向のＹ軸位置に配した各位置イ乃至位置ワ地点の強度分布の測定結果を示し、表３はヘリカル放電ランプＨＭ１の光源中心位置Ｏから２２０ｍｍの２次元の垂直円周方向のＸ軸位置に配した各位置ａ乃至位置ｍ地点の強度分布測定結果を示す。なお、各地点の１区間の角度は２２．５度である。
【表１】
【表２】
【表３】
【００４６】
上述の１個のヘリカル放電ランプＨＭ１の強度分布特性図からも明らかなように、本発明の様に第１および第２のヘリカル放電ランプＨＭ１、ＨＭ２およびヘリカル放電ランプハウスとすれば、表２で示されるロ位置からハ位置およびル位置からヲ位置への強度変化並びに表３のｂ位置からｃ位置およびｋ位置からｊ位置への強度変化を第２のヘリカル放電ランプＨＭ２のヘリカル部２Ｂの直径を調整することで照光面上の輝度強度変化点を調整可能となり同時に輝度を２倍乃至Ｎ倍と成すことが出来て、輝度強度の増大を図ることができる。従って、照度面での均一性が改善されて均一な露光可能なヘリカル放電ランプ及びヘリカル放電ランプハウスが得られる。
【００４７】
本発明ではこのような輝度変化を生ぜず、輝度強度の増大したものが得られるのでプリント基板やＩＣリードフレーム、ＣＲＴのシャドウマスク等の露光光源に用いる場合の露光面の輝度の絶対光量を増加させると共に照度分布の均一性調整が容易なものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のヘリカル放電ランプハウスの１形態例の組み立て状態を示す斜視図である。
【図２】本発明のヘリカル放電ランプハウスの１形態例を示す平面および図２（Ａ）のＡ−Ａ側断面図である。
【図３】本発明のヘリカル放電ランプハウスの１形態例を示す側面図および底面図である。
【図４】本発明のヘリカル放電ランプの他の形態例を示す斜視図および平面図である。
【図５】本発明のヘリカル放電ランプに用いる第１の管体の側面図、正面図、平面図である。
【図６】本発明のヘリカル放電ランプに用いる第２の管体の側面図、正面図、平面図である。
【図７】本発明のヘリカル放電ランプに用いる第１および第２の管体を組み合わせた状態を示す側面図、正面図、平面図である。
【図８】本発明のヘリカル放電ランプの更に他の形態例を示す平面図および斜視図である。
【図９】本発明および従来のヘリカル放電ランプハウスに用いた輝度の強度分布測定方法を説明するための説明図である。
【図１０】従来の放電ランプの構成を示す側断面図である。
【図１１】従来の放電ランプハウスの平面図である。
【図１２】従来の放電ランプハウスの側断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
ＨＭ１，ＨＭ２・・・ヘリカル放電ランプ、１・・・第１の管体、２・・・第２の管体、１Ａ，２Ａ・・・第１の直管部、１Ｂ，２Ｂ・・・ヘリカル部、１Ｃ，２Ｃ・・・第２の直管部、３・・・ヘリカル放電ランプハウス、３１・・・基部、３５Ａ，３５Ｂ・・・端子、４０・・・内部反射体、４２・・・リング状ネジ、４６・・・ガラスカバー
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスに係わり、特に、超高圧水銀ヘリカルランプからなる曲管状の高輝度放電ランプを用いて露光面上の絶対光量を増加させると共に高いパワーを出力することが可能なヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスに関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度放電ランプ（High Intensity Discharge Lamp ：ＨＩＤ）は一般的には発光するアークが発光管の管壁温度によって、安定化される管壁負荷が３×１０-4ｗ．ｍ-2以上である熱陰極放電ランプと定義されていて一般的には高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等を指している。
【０００３】
高圧水銀ランプは点灯中の蒸気分圧が１０5 Ｐａ以上の水銀蒸気中の放電によって発光し、メタルハライドランプは金属蒸気とハロゲン化物の解離生成物との混合中の放電によって発光し、高圧ナトリウムランプは、点灯中の蒸気圧が１０4 Ｐａ程度のナトリウム蒸気中の放電によって発光している。
【０００４】
本発明者は上述の高圧水銀灯を超高圧化し、点灯時の圧力を２×１０7 Ｐａ程度とし、ガラス管を逆Ｕ字状に形成した高輝度放電ランプを特許文献１で提案している。
【０００５】
図１０は特許文献１に開示された高輝度放電ランプを示すものであり、この構造を簡単に説明すると高圧水銀ランプから成る、高輝度放電ランプＭは放電空間２２を内部に形成する逆Ｕ字状に弯曲形成された石英管等より成る管体２１を設け、この管体２１の両端に例えばタングステン線より成る棒状の放電電極２３Ｌおよび２３Ｒを、管体２１の両端部の管軸上に貫通配置させ、且つ気密的に封着させている。
【０００６】
また、管体２１の両端部には各端から所要の間隔を保持した位置に環状に括れ部２４Ｌ及び２４Ｒを管体２１の管壁内に突設し、各括れ部２４Ｌ及び２４Ｒからガラスの管体２１の各端の封着部の間に水銀２６Ｌ，２６Ｒを充填した水銀溜２５Ｌ，２５Ｒを形成する。各電極２３Ｌ，２３Ｒは、その内端が水銀２６Ｌ，２６Ｒより突出するようになされ、各放電電極２３Ｌ，２３Ｒの外端自体より成るリードまたは、この外端に連結されて成るリード２７Ｌ，２７Ｒが管体２１外に端子として導出されている。
【０００７】
さらに、高輝度放電ランプＭの両端には、他部との電気的連結及び機械的補強に供する金属又は合成樹脂より成るベース２８を設ける。このベース２８には、管体２１の両端部をそれぞれ挿入する透孔２９Ｌ，２９Ｒが穿設され、これら透孔２９Ｌ，２９Ｒを通じて両放電電極２３Ｌ，２３Ｒのリード２７Ｌ，２７Ｒがベース２８の例えば下端より導出される。また、透孔２９Ｌ，２９Ｒ内には、例えばベース２８が導電性である場合は絶縁性の接着剤３０が充填されてベース２８に管体２１の機械的保持がなされる。
【０００８】
上述の構成によると放電空間２２を物理的に両端の水銀溜２５Ｌ，２５Ｒより上方に配置したので水銀２６Ｌ，２６Ｒの蒸発や凝縮の繰り返しにおいて、液化した水銀２６Ｌ，２６Ｒが表面張力のみならず、その自重によって速やかに水銀溜２５Ｌ，２５Ｒへと戻ることから、希ガスの取り込みを激減させることができ、これによって気泡の発生を効果的に減少させることができると共に、管体２１の放電空間部２２が屈曲されていることによってベース２８から両電極の端子導出をなし得ることから、外部回路との連結が簡便となると共にベース２８によって管体２１の両端部が機械的に一体化されることによって補強効果を生じ、管体２１の破損事故が激減される。また、全体の構成の小型コンパクト化も図られる。さらに、高輝度放電ランプＭが直線状である場合に比し、配光分布もとり易いという利点がある。
【０００９】
また、上述の様な逆Ｕ字状の高輝度放電ランプＭを用いて、陰極線管の蛍光体やシャドウマスク、印刷製版、プリント基板、ＩＣリードフレーム等の露光或いは焼付光源として用いる場合は図１０および図１１に示すような高輝度放電ランプハウスが用いられている。この様な高輝度放電ランプハウスは本出願人が先に特許文献２として提案している。
【００１０】
図１１および図１２は上記特許文献２に提示した一形態例を示すもので図１１は高輝度放電ランプハウスの平面図、図１２は図１１のＡ−Ａ矢視断面図を示すものである。
【００１１】
図１１および図１２において、３１はランプハウスの基部であり、このランプハウスの基部３１の４隅にピン孔３１ａを設けてガイドピンを嵌め込むことにより、基台に位置決めするようになっている。ランプハウスの基部３１上には上面にネジ孔３１ｂと、このネジ孔３１ｂよりやや小さい径で同心円状の窓孔３１ｃがそれぞれ形成され、さらに、右側面から内方に向って先端が円弧形のランプ収納部３１ｄが形成されている。ランプ収納部３１ｄは窓孔３１ｃの下方に連続して配置されている。
【００１２】
ランプ収納部３１ｄの先端円弧部の中心には、馬蹄形状のランプ収納部３１ｄを形成する円盤形の仕切り板３２がネジ３３により固定されている。これにより、ランプ収納部３１ｄ内にほぼ半円状の曲管収納部分が形成され、この端部においてランプ収納部３１ｄとランプハウスの基部３１の外側面との間に流路３１ｅ，３１ｆがそれぞれ形成されている。
【００１３】
一方、逆Ｕ字状に形成した、図１０で詳記した例えば、高圧水銀ランプから成る高輝度放電ランプＭは馬蹄形状のランプ収納部３１ｄ内に配設され、図１０で説明したベース２８のソケットと成るフランジ２８ａをランプハウスの基部３１にＯリング３４を介して、気密に螺着している。なお、３５はフランジに螺着した端子、２７Ｌ及び２７Ｒは端子から引き出された高輝度放電ランプＭのリードである。
【００１４】
また、窓孔３１ｃにはガラスからなるフェースプレート３６が嵌め込まれており、このフェースプレート３６の外縁部にはＯリング３７を挟んでリング３８が設けられている。枠リング３９をネジ孔３１ｂにネジ込むことにより、リング３８は下方に押されてＯリング３７を圧縮して、窓孔３１ｃは気密状態に保たれる。
【００１５】
このような構成において、流路３１ｆから冷却用の水を流入すると、水は高輝度放電ランプＭの周囲を通過して流路３１ｅから流出し、高輝度放電ランプＭは水冷される。そして、リード２７Ｌ及び２７Ｒを電源に接続すると放電電極２３Ｌ及び２３Ｒ間に高電圧が加わり、管体２１内で放電が起こって逆Ｕ字状の高輝度放電ランプＭが光源として図１２のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで示す様に発光する様に成されていた。
【００１６】
上述の図１１及び図１２に示す高輝度放電ランプハウスの構成によると高輝度放電ランプＭは図１１および図１２に示すようにランプハウスの基部３１上に寝かされた状態で使用されるため、図１０で詳記したような放電空間２２を物理的に両端の水銀溜２５Ｌ及び２５Ｒより上方に配置したことで水銀２６Ｌ，２６Ｒの蒸発や凝縮の繰り返し時に、液化した水銀２６Ｌ，２６Ｒが表面張力のみならず、その自重によって速やかに水銀溜２５Ｌ，２５Ｒへと戻ることで、希ガスの取り込みを激減させることができ、これによって気泡の発生を効果的に減少させるという効果が得られない課題を有していた。さらに、高輝度放電ランプが逆Ｕ字状となるため光源が非対称となりの照光面上の均一化が難しくなる問題もあった。
【００１７】
この様な課題を解決するために、本出願人は先願に係わる特願２００３−３２２０９９号明細書によって高輝度放電ヘリカルランプ及び高輝度放電ヘリカルランプハウスを提案した。この構成は基台上に立設した１本のガラス管体をヘリカル状に形成した放電ランプを設けた高輝度放電ヘリカルランプ及び高輝度放電ヘリカルランプハウスとしたものである。
【特許文献１】特公平６−３０２４０号公報（３頁、第１図）
【特許文献２】特開平１−１４５７２号公報（２頁、第３図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記した放電ランプをヘリカル状に成した構成の場合、液化した水銀２６Ｌ，２６Ｒが表面張力のみならず、その自重によって速やかに水銀溜２５Ｌ，２５Ｒへと戻ることで、希ガスの取り込みを激減させることができ、これによって気泡の発生を効果的に減少させるという課題を解決できるが、１本の高輝度放電ヘリカルランプをプリント基板、ＩＣリードフレーム、ＣＲＴ蛍光体、シャドウマスク、印刷製版等の露光或いは焼付けの光源とする場合、露光面或いは焼付面の絶対強度が不足し配光分布を考慮した時の照度分布の非対称性と均一性が難しくなる課題を生じた。
【００１９】
本発明は上述の課題を解消するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は露光面或いは焼付面での絶対光量を増大させると共に照度分布の対象性と均一性の調整が容易なヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスを得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するための第１の本発明はガラス管体内に放電電極部が形成された、ヘリカル状のガラス管体からなるヘリカル放電ランプを少なくとも２本基板上に立設した放電ランプとしたものである。
【００２１】
第２の本発明は、少なくとも２本のヘリカル放電ランプを水冷用のランプハウス内に収納させたものである。
【００２２】
第３の本発明は、少なくとも２本のヘリカル放電ランプの照光面を２次元方向に広げる形状となしたヘリカ放電ランプとしたものである。
【００２３】
第４の本発明は、ガラス管体内に放電電極部が形成され、ヘリカル状のガラス管体からなるヘリカル放電ランプを少なくとも２本基板上に立設したヘリカル放電ランプと、ヘリカル放電ランプの端子を導出すると共に冷却用入出力孔を有し、底部と側部を残した中ぐり部の形成された基部と、基部の中ぐり部内に挿入され、冷却用入出力孔と連通する通路と、ヘリカル放電ランプの端子の挿入される挿入孔を有すると共に上面に鏡面を形成した内部反射体と、内部反射体の略中央位置に立設させた排出管と、内部反射体を有する基部に係止されるガラスカバーと、を具備し、少なくとも２本のヘリカル放電ランプのヘリカル状の放電空間部の２次元的照光面から放射される放射光を上方に放射させたランプハウスとしたものである。
【００２４】
第５の本発明は、排出管を第１および第２の管体のヘリカル状の放電空間部の略中央位置になる様に前記基部上に立設し、排出管を筒状又は蛇腹状となし、外面に反射層を形成してなるヘリカル放電ランプハウスとしたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスによると、ヘリカル放電ランプハウスのヘリカル放電ランプのヘリカル部の光源が略円管状で少なくとも二重螺旋となり照光面或いは焼付面の輝度および照度は２倍以上となり且つ、照光面が対称となり照光面上の輝度および照度の均一化を図ることが可能となり配光分布も、とり易いという利点がある。さらに、水冷方法をガラスカバー内に立設した配水管により排水効率を高めると共に配水管の外壁に反射層を形成したので高いパワー出力が可能な放電ヘリカルランプおよび放電ヘリカルランプハウスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明のヘリカル放電ランプおよびヘリカル放電ランプハウスとして、放電空間部の管体をヘリカル状に形成した２本のヘリカル放電ランプをヘリカル放電ランプハウスに収納した構成およびその効果を図１乃至図９により詳記する。
【００２７】
図１は本発明の１形態例を示すヘリカル放電ランプ及びヘリカル放電ランプハウスの組み立て状態を示す斜視図、図２（Ａ）（Ｂ）は本発明の１形態例を示すヘリカル放電ランプハウスの平面図および図２（Ａ）のＡ−Ａ側断面矢視図、図３（Ａ）（Ｂ）は本発明の左側面図および底面図、図４は本発明の１形態例を示すヘリカル放電ランプのヘリカル部を示す１部を断面とする斜視図及び平面図、図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１のヘリカル放電ランプの形状を説明するための正面、側面、平面図、図６は第２のヘリカル放電ランプの形状を説明するための正面、側面、平面図、図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第１と第２のヘリカル放電ランプを組み合わせた状態を示す正面、側面、平面図、図８は本発明の他の形態例を示すヘリカル放電ランプのヘリカル部を示す平面図および斜視図、図９は強度分布特性曲線の測定方法を説明するための曲線図である。
【００２８】
以下、図１乃至図９に於いて、図１０乃至図１２との対応部分には同一符号を付して説明する。
【００２９】
以下、図１乃至図３（Ａ）によって図２（Ａ）の平面図に示される様に第１および第２のヘリカル放電ランプＨＭ１とＨＭ２の基部３１への取り付け位置が互いに直交する様に配設された場合のヘリカル放電ランプ及びヘリカル放電ランプハウスについて説明する。本発明に用いる第１のヘリカル放電ランプＨＭ１は図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）に示す様に構成する。即ち、石英等の碍子より成る第１の管体１は、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）に示す様に一方の第１の直管部１Ａからヘリカル状に立ち上がりヘリカル部１Ｂに連接され、その平面形状が図５（Ｃ）に示すように略リング状であり、該ヘリカル部１Ｂの終端は他方の第２の直管部１Ｃに連接されている。尚、第２の直管部１Ｃに配設されている１Ｄは第１の管体１内を真空排気するための排気口であり、第１および第２の直管部１Ａ，１Ｃの下端部には仮想線で示されている様に端子３５Ａが接合されている。
【００３０】
又、第２のヘリカル放電ランプＨＭ２を構成する石英等の硝子より成る第２の管体２は図６（Ａ）乃至（Ｃ）に示す様に、第１の放電ヘリカルランプＨＭ１に比べてヘリカル部２Ｂの直径が小さく形成され、図２（Ａ）に示す様に第１のヘリカル部１Ｂの内径内に収まるように選択される。即ち、図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）の如く、一方の第１の直管部２Ａからヘリカル状に立ち上がり、その平面形状が図６（Ｃ）に示すように略リング状であり、ヘリカル部２Ｂの終端は他方の第２の直管部２Ｃに連接されている。第２の直管部２Ｃはヘリカル部２Ｂから立ち下る、尚、第２の直管部２Ｃに配設されている２Ｄは第２の管体２内を真空排気するための排気口であり、第１および第２の直管部２Ａ，２Ｃの下端部には仮想線で示されている様に端子３５Ｂが接合されている。図６（Ｃ）に示す構成では第１の直管部２Ａと第２の直管部２ＣとはＸ軸およびＹ軸に対して９０度の位置にあるが図１乃至図３に用いる第２のヘリカル放電ランプＨＭ２の第２の管体の２つの端子３５Ｂ、３５Ｂは破線で示す様にＸ軸上の１８０度の角度位置にあるものが用いられる。
【００３１】
ヘリカル状に形成した第１および第２の管体１，２の第１及び第２の直管部１Ａ，１Ｃと２Ａ，２Ｃの両端内には図１０と同様に図２に示すように〔図２（Ｂ）では第２の管体２の放電電極部のみを示すが、第１の管体１も同様に構成される。また、図６では立ち上がり部の第１の直管部２Ａと立ち下がり部の第２の直管部２Ｃ間の角度は図６（Ｃ）の様に９０度であるが図２（Ａ）に示す様に互いに１８０度位置に在るものを用いた場合で説明する。〕タングステン線より成る棒状の左右の放電電極２３Ｌ，２３Ｒが設けられ、これら放電電極２３Ｌ，２３Ｒは管体２（または１）の第１および第２の直管部２Ａ，２Ｃ（１Ａ，１Ｃ）の左右封止端（１Ａ，１Ｃでは前後封止端）から貫通立設されている。左右の放電電極（前後放電電極）２３Ｌ，２３Ｒ近傍の第１および第２の直管部２Ａ，２Ｃ（１Ａ，１Ｃ）の内壁には括れ部２４Ｌ，２４Ｒが突出形成され、左右封止部（前後封止部）と括れ部２４Ｌ，２４Ｒ間には水銀２６Ｌ，２６Ｒを挿入して水銀溜２５Ｌ，２５Ｒを形成する。
【００３２】
第２（第１）のヘリカル放電ランプＨＭ２（ＨＭ１）の第２の管体２（１）の左右両端から立設した第２の直管部２Ａ，２Ｃの左右封止部は放電電極部を構成する端子３５Ｂ、３５Ｂ（３５Ａ、３５Ａ）となされ、ヘリカル放電ランプＨＭ１の第１の管体１の前後両端から立設した第１の直管部１Ａ，１Ｃの前後封止部は放電電極部を構成する端子３５Ａ、３５Ａとなされている。第１および第２の放電電極２３Ｌ，２３Ｒを電気的に連結すると共に機械的に補強するために合成樹脂より成る円筒状ベースの内径に第１および第２の管体１，２の第１および第２の直管部１Ａ，１Ｃと２Ａ，２Ｃの封止部を挿入して、絶縁性接着剤で接合する。第１の放電ヘリカルランプＨＭ１の第１の管体１と第２のヘリカル放電ランプＨＭ２の第２の管体２の端子３５Ａ、３５Ａと３５Ｂ、３５Ｂは図２（Ａ）の平面図に示されるように互いに直交する位置に配置されている。
【００３３】
これら放電電極部２３Ｌ，２３Ｒを構成する円筒状ベースの端子３５Ｂ，３５Ａを貫通したリード２７Ｌおよび２７Ｒはヘリカル放電ランプハウス３の外部に導出されて所定の電源に接続される。
【００３４】
つぎに、ヘリカル放電ランプハウス３の構成を説明する。ランプハウス台となる基部３１は合成樹脂あるいは金属からなる略円盤状部材の上面を図１の様に円状に座ぐり、中ぐり部３１Ａを形成することで、底部３１Ｂ，円周部３１Ｃを残して断面が略凹状の基部３１が形成される。基部３１の底部１Ｂの中心には図２（Ｂ），図３（Ｂ）に示すように排水用の排出口３１Ｄが穿たれ、この排出口３１Ｄの両端に皿ネジ用の透孔３１Ｅ，３１Ｅを穿ち、後述する内部反射体４０を基部３１の底部３１Ｂの裏側からネジ４１で螺着させる。これら透孔３１Ｅ，３１Ｅの両端には第２のヘリカル放電ランプＨＭ２の端子３５Ｂを挿通させるための透孔３１Ｆ，３１Ｆ（第１のヘリカル放電ランプＨＭ１用の透孔３１Ｐ，３１Ｐも透孔３１Ｅ，３１Ｅと直交した位置に穿たれている。）また、基部３１の底部３１Ｂの内側には排出口３１Ｄおよび２個の透孔３１Ｆ，３１Ｆを囲むように２個のリング溝３１Ｇ，３１Ｈを形成してゴム製のＯリング４２を挿入して端子３５を防水するように成される。
【００３５】
また、基部３１の円周部３１Ｃには水挿入口３１Ｊ，３１Ｊが穿たれている。さらに、基部３１の上部外周には雄ネジ３１Ｋを形成し、リング状ネジ４３の内径部に形成した雌ネジと螺合させるように成されている。
【００３６】
第１および第２のヘリカル放電ランプＨＭ１とＨＭ２の端子３５Ｂ，３５Ａを立設させるための内部反射体４０は略円柱状の金属部材からなり、その上面は外周からリング状溝４０Ａを形成して、このリング状溝４０ＡにＯリング溝４０Ｂを形成し、ゴム製のＯリング４７を挿入し、気密になし、さらに、ガラスカバー４５のフランジ４６をリング状溝４０Ａに載置し、Ｏリング４８を介してリング状ネジ４２を略コップ状のガラスカバー４５の頂部から挿入し、リング状ネジ４３の内径部に形成した雌ネジを基部３１の雄ネジ３１Ｋを螺合させる。又基部３１の中ぐり部３１Ａに挿入される内部反射体４０の中心位置には排出口３１Ｄと連通する透孔４０Ｃを形成する。また、この透孔４０Ｃの両端にネジ４１と螺合する雌ネジ４０Ｄが形成されると共に、この雌ネジ４０Ｄの両端には基部３１に穿った透孔３１Ｆ，３１Ｆおよび３１Ｐ，３１Ｐと連通する段付透孔４０Ｅが穿たれ第１および第２の放電ヘリカルランプＨＭ１およびＨＭ２の端子３５Ｂ，３５Ａを挿入し、基部３１の透孔３１Ｆ，３１Ｆおよび３１Ｐ，３１Ｐから端子３５Ｂ，３５Ａの一部を突出させるように固定させる。
【００３７】
内部反射体４０の外周面には基部３１の円周部３１Ｃに穿った水排出口３１Ｊに連通する傾斜通路４０Ｇが段付透孔４０Ｅから通じている。さらに、内部反射体４０の外周面にはリング溝４０Ｈが形成され、Ｏリング４９が挿着されている。内部反射体４０の上面は表面にニッケル鍍金等を施して、凹面部４０Ｊまたは凸面部となされ、凹面部４０Ｊは鏡面とされて反射面を構成して、ヘリカル部１Ｂ，２Ｂで発光した光は凹面部４０Ｊで反射してガラスカバー４５を介して上方に照射される。内部反射体４０の中央の穿った透孔４０Ｃ内には上部を蛇腹状にした排出管５０が装着され所定の方法で固定されている。
【００３８】
上述のように構成された各部材の組み立て方法を図１および図２により説明する。まず、基部３１の中ぐり部３１Ａ内に内部反射体４０を挿入する。つぎに、基部３１の底部３１Ｂの裏面からネジ４１を雌ネジ４０Ｄに挿入螺着させて基部３１に内部反射体４０を固定させる。また、内部反射体４０の中央に穿った透孔４０Ｃに排出管５０を挿入固定する。この排出管５０の固定方法はネジ止め、接着剤の接合、嵌合等の適宜方法で固定することが出来る。もちろん、基部３１のリング溝３１Ｇ，３１Ｈ，内部反射体４０のリング溝４０Ｂ，４０Ｈ内にはＯリング４２，４７，４９が装着されている。
【００３９】
つぎに、第１および第２の放電ヘリカルランプＨＭ１，ＨＭ２の端子３５Ｂ，３５Ａを内部反射体４０の段付透孔４０Ｅと４０Ｐ内に挿入して、排出管４１の固定方法と同様に端子３５Ａ，３５Ｂの先端が基部３１の底部３１Ｂから突出するように立設させて、ガラスカバー４５のフランジ４６を内部反射体４０のリング状溝４０Ａ内に装着し、Ｏリング４８を介してリング状ネジ４２によって、リング状ネジ４２の内径内の雌ネジを基部３１に形成した雄ネジ３１Ｋに螺合させることでガラスカバー４５を基部３１に固定させる。
【００４０】
上述のように、組み立てられたヘリカル放電ランプハウス３の水挿入口３１Ｊ,３１Ｊから水を注入することで、傾斜通路４０Ｇおよび段付透孔４０Ｂを介してガラスカバー４５内に充満した水は排出管５０の頂部から排出口３１Ｄを経由して矢印Ａのように排出される。したがって、電気的に導通状態となされた第１及び第２のヘリカル放電ランプＨＭ１，ＨＭ２を有効に冷却させることができる。
【００４１】
次に、図４（Ａ）（Ｂ）乃至図７によって他の形態例を説明する。図４（Ｂ）は高輝度ヘリカル放電ランプＨＭのヘリカル部１Ｂ，２Ｂを上側から見た平面図であり、図４（Ａ）は１部を切断した他の構成を示すヘリカル部１Ｂの斜視図である。図１乃至図３では第１および第２の管体１，２は図５（Ｃ）に示す様に第１の直管部１Ａ，１Ｃおよび２Ａ、２Ｃに固定した端子３５Ａ，３５Ａおよび３５Ｂ，３５ＢＸ軸上の１８０度対抗した位置から立設されてヘリカル部１Ｂおよび２Ｂを構成した螺旋構造の管体１，２としたが、図４（Ａ）（Ｂ）の構成は図５，図６に示すヘリカル状に形成した管体１，２を用いて図７の様に組み合わせたものでヘリカル部１Ｂと２Ｂを異なるピッチと異なる直径とし、第１の端子３５Ａの角度範囲は図５（Ｃ）の様にＸ軸上の１８０度の対抗位置とし、第２の端子３５Ｂの角度範囲は図６（Ｃ）の様にＸ軸上とＹ軸上の９０度位置に夫々配設したものを図７（Ａ）乃至（Ｃ）の様に組み合わされたものである。又、第１および第２の直管部１Ａ，２Ａ，１Ｃ，２Ｃの立上がり、立下り部の角度範囲の異なる複数の管体１〜第Ｎ個の組合せは任意であり、このよう様な構成では、第１および第２あるいは第１乃至第Ｎ個までの複数の管体１，２…Ｎを容易に組み合わせることが可能となる。尚、図４で５１は給排水管であり、又、排出管５０は蛇腹状に限らず円管や方形管あるいは排出管５０の上部を露斗状となしても良い。
【００４２】
次に、図８に基づいて、本発明の他の形態例を説明する。図８（Ａ）は第１および第２ヘリカル放電ランプＨＭ１，ＨＭ２のヘリカル部１Ｂ，２Ｂを上側から見た平面図であり、図８（Ｂ）は更に他の構成を示すヘリカル部１Ｂ，２Ｂの斜視図である。図１乃至図３ではヘリカル部１Ｂ，２Ｂは異なる径の螺旋構造の管体１，２としたが、図８（Ａ）ではヘリカル部１Ｂ，２Ｂを略方形状に異なる或いは同一の大きさで１方のヘリカル部のピッチを他方のピッチの２倍以上として立ち上げたものである。もちろん、方形状のヘリカル部１Ｂ，２Ｂの大きさを順次大きく、あるいは小さくさせる様にしても良い。また、排出管５０も管軸と直交（Ｘ，Ｙ軸）する断面の形状を略正方形状となしたものである。このように構成することで、照光面での発光面積を自由に選択することができて、輝度等も自由に選択可能となる。また、ヘリカル部１Ｂ，２Ｂを方形以外の多角形状に構成させるようにしてもよい。
【００４３】
図８（Ｂ）に示す構成は図４と同様に略円形状にヘリカル部１Ｂを立ち上げているが、このヘリカル部１Ｂ，２Ｂの直径を順次大きくして、照光面での発光面積を増加させる様にしたものである。もちろん、上述の構成と逆にヘリカル部１Ｂ，２Ｂの直径を順次小さくして照光面での発光面積を増加又は減少させる様にしてもよい。
【００４４】
つぎに、上述の本発明のヘリカル放電ランプ及びヘリカル放電ランプハウスに基づいて被照射体に露光用の光を照射した場合の強度（照度）分布測定結果を以下に説明する。
【００４５】
図９は、第１のヘリカル放電ランプＨＭ１およびヘリカル放電ランプハウスの強度分布の測定方法を示す模式図であり、図１で示した内部反射体４０上に１個のヘリカル放電ランプＨＭ１を設けて光源としたヘリカル放電ランプハウス３の２次元方向の測定点を示すものである。表１は光源のＸＹＺ軸の中心位置Ｏから２２０ｍｍの１次元の水平円周方向の各位置０乃至位置１５地点の輝度強度（Ｍｗ／ｃｍ２）分布の測定結果を示し、表２はヘリカル放電ランプＨＭ１の光源中心位置Ｏから２２０ｍｍの２次元の垂直円周方向のＹ軸位置に配した各位置イ乃至位置ワ地点の強度分布の測定結果を示し、表３はヘリカル放電ランプＨＭ１の光源中心位置Ｏから２２０ｍｍの２次元の垂直円周方向のＸ軸位置に配した各位置ａ乃至位置ｍ地点の強度分布測定結果を示す。なお、各地点の１区間の角度は２２．５度である。
【表１】
【表２】
【表３】
【００４６】
上述の１個のヘリカル放電ランプＨＭ１の強度分布特性図からも明らかなように、本発明の様に第１および第２のヘリカル放電ランプＨＭ１、ＨＭ２およびヘリカル放電ランプハウスとすれば、表２で示されるロ位置からハ位置およびル位置からヲ位置への強度変化並びに表３のｂ位置からｃ位置およびｋ位置からｊ位置への強度変化を第２のヘリカル放電ランプＨＭ２のヘリカル部２Ｂの直径を調整することで照光面上の輝度強度変化点を調整可能となり同時に輝度を２倍乃至Ｎ倍と成すことが出来て、輝度強度の増大を図ることができる。従って、照度面での均一性が改善されて均一な露光可能なヘリカル放電ランプ及びヘリカル放電ランプハウスが得られる。
【００４７】
本発明ではこのような輝度変化を生ぜず、輝度強度の増大したものが得られるのでプリント基板やＩＣリードフレーム、ＣＲＴのシャドウマスク等の露光光源に用いる場合の露光面の輝度の絶対光量を増加させると共に照度分布の均一性調整が容易なものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のヘリカル放電ランプハウスの１形態例の組み立て状態を示す斜視図である。
【図２】本発明のヘリカル放電ランプハウスの１形態例を示す平面および図２（Ａ）のＡ−Ａ側断面図である。
【図３】本発明のヘリカル放電ランプハウスの１形態例を示す側面図および底面図である。
【図４】本発明のヘリカル放電ランプの他の形態例を示す斜視図および平面図である。
【図５】本発明のヘリカル放電ランプに用いる第１の管体の側面図、正面図、平面図である。
【図６】本発明のヘリカル放電ランプに用いる第２の管体の側面図、正面図、平面図である。
【図７】本発明のヘリカル放電ランプに用いる第１および第２の管体を組み合わせた状態を示す側面図、正面図、平面図である。
【図８】本発明のヘリカル放電ランプの更に他の形態例を示す平面図および斜視図である。
【図９】本発明および従来のヘリカル放電ランプハウスに用いた輝度の強度分布測定方法を説明するための説明図である。
【図１０】従来の放電ランプの構成を示す側断面図である。
【図１１】従来の放電ランプハウスの平面図である。
【図１２】従来の放電ランプハウスの側断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
ＨＭ１，ＨＭ２・・・ヘリカル放電ランプ、１・・・第１の管体、２・・・第２の管体、１Ａ，２Ａ・・・第１の直管部、１Ｂ，２Ｂ・・・ヘリカル部、１Ｃ，２Ｃ・・・第２の直管部、３・・・ヘリカル放電ランプハウス、３１・・・基部、３５Ａ，３５Ｂ・・・端子、４０・・・内部反射体、４２・・・リング状ネジ、４６・・・ガラスカバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管体内に放電電極部が形成された、ヘリカル状のガラス管体からなるヘリカル放電ランプを少なくとも２本基板上に立設してなることを特徴とするヘリカル放電ランプ。
【請求項２】
前記少なくとも２本のヘリカル放電ランプを水冷用のランプハウス内に収納させて成ることを特徴とする請求項１記載のヘリカル放電ランプ。
【請求項３】
前記少なくとも２本のヘリカル放電ランプの照光面を２次元方向に広げる形状となしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘリカル放電ランプ。
【請求項４】
ガラス管体内に放電電極部が形成され、ヘリカル状のガラス管体からなるヘリカル放電ランプを少なくとも２本基板上に立設したヘリカル放電ランプと、
上記ヘリカル放電ランプの端子を導出すると共に冷却用入出力孔を有し、底部と側部を残した中ぐり部の形成された基部と、
上記基部の中ぐり部内に挿入され、上記冷却用入出力孔と連通する通路と上記ヘリカル放電ランプの上記端子の挿入される挿入孔を有すると共に上面に鏡面を形成した内部反射体と、
上記内部反射体の略中央位置に立設させた排出管と、
上記内部反射体を有する上記基部に係止されるガラスカバーと、
を具備し、
上記少なくとも２本のヘリカル放電ランプの上記ヘリカル状の放電空間部の２次元的照光面から放射される放射光を上方に放射させて成ることを特徴とするヘリカル放電ランプハウス。
【請求項５】
前記排出管を前記第１および第２の管体の前記ヘリカル状の前記放電空間部の略中央位置になる様に前記基部上に立設し、該排出管を筒状又は蛇腹状となし、外面に反射層を形成してなることを特徴とする請求項４記載のヘリカル放電ランプハウス。
【請求項１】
ガラス管体内に放電電極部が形成された、ヘリカル状のガラス管体からなるヘリカル放電ランプを少なくとも２本基板上に立設してなることを特徴とするヘリカル放電ランプ。
【請求項２】
前記少なくとも２本のヘリカル放電ランプを水冷用のランプハウス内に収納させて成ることを特徴とする請求項１記載のヘリカル放電ランプ。
【請求項３】
前記少なくとも２本のヘリカル放電ランプの照光面を２次元方向に広げる形状となしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘリカル放電ランプ。
【請求項４】
ガラス管体内に放電電極部が形成され、ヘリカル状のガラス管体からなるヘリカル放電ランプを少なくとも２本基板上に立設したヘリカル放電ランプと、
上記ヘリカル放電ランプの端子を導出すると共に冷却用入出力孔を有し、底部と側部を残した中ぐり部の形成された基部と、
上記基部の中ぐり部内に挿入され、上記冷却用入出力孔と連通する通路と上記ヘリカル放電ランプの上記端子の挿入される挿入孔を有すると共に上面に鏡面を形成した内部反射体と、
上記内部反射体の略中央位置に立設させた排出管と、
上記内部反射体を有する上記基部に係止されるガラスカバーと、
を具備し、
上記少なくとも２本のヘリカル放電ランプの上記ヘリカル状の放電空間部の２次元的照光面から放射される放射光を上方に放射させて成ることを特徴とするヘリカル放電ランプハウス。
【請求項５】
前記排出管を前記第１および第２の管体の前記ヘリカル状の前記放電空間部の略中央位置になる様に前記基部上に立設し、該排出管を筒状又は蛇腹状となし、外面に反射層を形成してなることを特徴とする請求項４記載のヘリカル放電ランプハウス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１７３０１５（Ｐ２００６−１７３０１５Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６６５４０（Ｐ２００４−３６６５４０）
【出願日】平成１６年１２月１７日（２００４．１２．１７）
【出願人】（５９６１５８９９４）富士光研株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１７日（２００４．１２．１７）
【出願人】（５９６１５８９９４）富士光研株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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