patents.google.com

JP7578916B2 - Discharge lamp and method for evaluating the life span of the discharge lamp - Google Patents

  • ️Thu Nov 07 2024

ランプの寿命（ランプの劣化度合い）を評価する方法としては、特許文献１に記載されているように、点灯したランプの電圧の変動を測定する方法が知られている。また、別の方法としては、特許文献２に記載されているように、点灯したランプの照度値を測定して、初期照度値と比較する方法が知られている。 As a method for evaluating the lamp life (degree of lamp deterioration), a method for measuring the voltage fluctuation of a lit lamp is known, as described in Patent Document 1. Another method is to measure the illuminance value of a lit lamp and compare it with the initial illuminance value, as described in Patent Document 2.

しかしながら、上記のいずれの方法も、ランプを点灯させたときの特性でランプ寿命を評価しているため、評価の際にはランプを点灯させ、ランプ特性を測定する必要があり、ランプ寿命を容易に評価することができない。 However, all of the above methods evaluate lamp life based on the characteristics when the lamp is turned on, so it is necessary to turn on the lamp and measure the lamp characteristics during evaluation, making it difficult to evaluate lamp life.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ランプ寿命を容易に評価できる放電ランプおよび放電ランプの寿命評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a discharge lamp and a method for evaluating the life of a discharge lamp that can easily evaluate the lamp life.

本発明に係る放電ランプは、発光管と、
前記発光管の内部に対向して配置された一対の電極と、
前記一対の電極のうち少なくとも一方の外表面に配置されたランプ寿命インジケータと、を備え、
前記ランプ寿命インジケータは、金属酸化物を含む薄膜であり、ランプの点灯時間の経過につれて色味が変化する。 The discharge lamp according to the present invention comprises an arc tube and
A pair of electrodes disposed opposite each other inside the arc tube;
a lamp life indicator disposed on an outer surface of at least one of the pair of electrodes;
The lamp life indicator is a thin film containing a metal oxide, which changes color as the lamp is turned on for an extended period of time.

この構成によれば、ランプ寿命インジケータの色味の変化によってランプの点灯時間を推定し、ランプ寿命を評価できる。また、ランプ寿命インジケータを観察するためにランプを点灯させる必要がないため、ランプ寿命を容易に評価することができる。 With this configuration, the lighting time of the lamp can be estimated based on the change in color of the lamp life indicator, and the lamp life can be evaluated. In addition, since it is not necessary to turn on the lamp to observe the lamp life indicator, the lamp life can be easily evaluated.

本発明の放電ランプにおいて、前記ランプ寿命インジケータは、ランプの点灯時間の経過につれて明度が低下し、明度の高い領域と明度の低い領域との境界位置が、対向する前記電極から離れる方向に移動する、という構成でもよい。 In the discharge lamp of the present invention, the lamp life indicator may be configured such that the brightness decreases as the lamp is lit for an extended period of time, and the boundary between the high brightness area and the low brightness area moves in a direction away from the opposing electrode.

この構成によれば、ランプ寿命インジケータの明度が低下した領域の拡大を観察することによって、ランプの点灯時間を推定し、ランプ寿命を評価できる。 With this configuration, by observing the expansion of the area where the brightness of the lamp life indicator has decreased, the lighting time of the lamp can be estimated and the lamp life can be evaluated.

本発明の放電ランプにおいて、前記放電ランプを定格電力で点灯させたときの前記ランプ寿命インジケータの少なくとも一部の温度は、１０００℃以上である、という構成でもよい。 In the discharge lamp of the present invention, the temperature of at least a portion of the lamp life indicator may be 1000°C or higher when the discharge lamp is turned on at rated power.

ランプ寿命インジケータが、金属酸化物の色味が変化することでインジケータとして機能するためには、１０００℃以上の熱負荷がかかる領域に設けられる必要がある。 In order for the lamp life indicator to function as an indicator by changing the color of the metal oxide, it needs to be installed in an area that is subject to a thermal load of 1000°C or more.

また、本発明の放電ランプにおいて、前記放電ランプが非点灯状態であるときの前記発光管の内部の酸素濃度は、１００ｖｏｌｐｐｍ以下である、という構成でもよい。 The discharge lamp of the present invention may also be configured such that the oxygen concentration inside the arc tube when the discharge lamp is not lit is 100 vol ppm or less.

発光管の内部を十分に酸素が少ない雰囲気にすることで、金属酸化物からの酸素の脱離が適度に進み、ランプ寿命インジケータの色味の変化を観察しやすくなる。 By creating an atmosphere with a sufficiently low oxygen content inside the arc tube, oxygen is released from the metal oxide at a moderate rate, making it easier to observe the change in color of the lamp life indicator.

また、本発明の放電ランプにおいて、前記ランプ寿命インジケータは、前記電極の外表面の周方向全体に亘って設けられている、という構成でもよい。 In the discharge lamp of the present invention, the lamp life indicator may be provided around the entire circumferential direction of the outer surface of the electrode.

この構成によれば、電極の周方向の何れの位置からもランプ寿命インジケータを観察しやすい。 This configuration makes it easy to observe the lamp life indicator from any position around the electrode.

また、本発明の放電ランプにおいて、前記ランプ寿命インジケータは、前記電極の前端面からの距離Ｌ（ｍｍ）よりも後端側に形成されており、前記ランプ寿命インジケータの厚みをｔ（μｍ）としたときに、Ｌ、ｔが下記の関係式（１）及び（２）を満たす、という構成でもよい。
ｔ／Ｌ≦５０ （１）
ｔ≦２００ （２） In the discharge lamp of the present invention, the lamp life indicator may be formed on the rear end side of the electrode at a distance L (mm) from the front end face, and when the thickness of the lamp life indicator is t (μm), L and t may satisfy the following relationship expressions (1) and (2).
t / L ≦ 50 (1)
t≦200 (2)

この構成によれば、ランプ寿命インジケータは、ランプ寿命を評価するためのインジケータとしての機能を発揮しつつ、電極から剥離しにくい。 With this configuration, the lamp life indicator functions as an indicator for evaluating the lamp life while being less likely to peel off from the electrode.

また、本発明の放電ランプにおいて、前記金属酸化物は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる群より選ばれる１種又は２種以上である、という構成でもよい。 In the discharge lamp of the present invention, the metal oxide may be one or more selected from the group consisting of zirconium oxide (ZrO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

この構成によれば、金属酸化物からなるランプ寿命インジケータがインジケータとして機能することができる。 With this configuration, the lamp life indicator made of metal oxide can function as an indicator.

本発明の放電ランプの寿命評価方法は、上記の放電ランプの寿命を評価する方法であって、
予め評価基準となる前記放電ランプを定格で所定時間点灯させ、前記ランプ寿命インジケータの色味が変化した範囲を基準範囲とする工程と、
任意の点灯時間を経過した評価対象の前記放電ランプにおいて、前記ランプ寿命インジケータの色味が変化した範囲が、前記基準範囲を超えているとき前記所定時間を超えて点灯されていると判断し、前記基準範囲を超えていないとき前記所定時間を超えて点灯されていないと判断する工程と、を含む。 A method for evaluating the life of a discharge lamp according to the present invention is a method for evaluating the life of the above-mentioned discharge lamp, comprising the steps of:
a step of lighting the discharge lamp as a reference lamp for a predetermined period of time at a rated current and determining a range in which the color of the lamp life indicator changes as a reference range;
and determining that the discharge lamp to be evaluated after an arbitrary lighting time has elapsed is lit for longer than the specified time when the range in which the color of the lamp life indicator has changed exceeds the reference range, and determining that the discharge lamp has not been lit for longer than the specified time when the range in which the color of the lamp life indicator has changed does not exceed the reference range.

この構成によれば、ランプ寿命インジケータの色味の変化によってランプの点灯時間を推定し、ランプ寿命を評価できる。また、ランプ点灯時にランプ寿命インジケータを観察する必要がないため、ランプ寿命を容易に評価することができる。 With this configuration, the lighting time of the lamp can be estimated based on the change in color of the lamp life indicator, and the lamp life can be evaluated. In addition, since there is no need to observe the lamp life indicator when the lamp is turned on, the lamp life can be easily evaluated.

本発明に係る放電ランプの実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は必ずしも実際の寸法比と一致しておらず、各図面間においても寸法比は必ずしも一致していない。 Embodiments of a discharge lamp according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the following drawings are schematic illustrations, and the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match the actual dimensional ratios, and the dimensional ratios between the drawings do not necessarily match.

以下において、ＸＹＺ座標系を適宜参照して説明される。また、本明細書において、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「－Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｘ方向」と記載されている場合には、「＋Ｘ方向」と「－Ｘ方向」の双方が含まれる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。 In the following, the XYZ coordinate system will be referred to as appropriate. In addition, in this specification, when expressing a direction, if a distinction is made between positive and negative directions, the direction will be described with a positive or negative sign, such as "+X direction" and "-X direction". In addition, when a direction is expressed without distinguishing between positive and negative directions, it will simply be described as "X direction". In other words, in this specification, when it is simply described as "X direction", both the "+X direction" and the "-X direction" are included. The same applies to the Y direction and the Z direction.

図１は、本実施形態に係る放電ランプの構成を示す説明図である。放電ランプ１（以下、「ランプ１」という）は、発光管２と、発光管２の内部に対向配置された陽極３および陰極４と、を備える。陽極３および陰極４は、それぞれリード棒５により支持されている。 Figure 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a discharge lamp according to this embodiment. Discharge lamp 1 (hereinafter referred to as "lamp 1") comprises an arc tube 2, and an anode 3 and a cathode 4 arranged opposite each other inside the arc tube 2. The anode 3 and the cathode 4 are each supported by a lead rod 5.

本実施形態のランプ１は、半導体素子または液晶表示素子の製造工程で使用される露光装置において用いられる大型のランプであり、例えば定格電力が２ｋＷ～３５ｋＷである。 The lamp 1 in this embodiment is a large lamp used in an exposure device used in the manufacturing process of semiconductor elements or liquid crystal display elements, and has a rated power of, for example, 2 kW to 35 kW.

発光管２は、ガラス管の中央を膨らませて形成される。発光管２は、Ｘ方向の両端から、それぞれ中央に向かうにつれて、その内径が大きくなるガラス管の領域である。発光管２の外形は、球体または楕円球体である。 The arc tube 2 is formed by inflating the center of a glass tube. The arc tube 2 is a region of the glass tube whose inner diameter increases from both ends in the X direction toward the center. The outer shape of the arc tube 2 is a sphere or an ellipsoid.

発光管２は、発光管２のＸ方向の両端からそれぞれ反対方向に連続して延びる一対の封止管部２１を有する。発光管２は、封止管部２１とともに例えば石英ガラスにより一体として形成される。一対の封止管部２１がそれぞれ有する中心軸は互いに重なり、図１の軸Ｘ１で示される。 The arc tube 2 has a pair of sealed tube sections 21 that extend continuously in opposite directions from both ends of the arc tube 2 in the X direction. The arc tube 2 and the sealed tube sections 21 are integrally formed from, for example, quartz glass. The central axes of the pair of sealed tube sections 21 overlap each other and are indicated by axis X1 in FIG. 1.

発光管２の内部には、発光空間Ｓ１が形成される。発光空間Ｓ１には、発光物質として水銀が封入されている。 A light-emitting space S1 is formed inside the light-emitting tube 2. Mercury is enclosed in the light-emitting space S1 as a light-emitting material.

発光管２の内部には、陽極３および陰極４がＸ方向に互いに対向して配置されている。本実施形態において、陽極３の材質はタングステン、陰極４の材質はトリエーテッドタングステンである。 Inside the light-emitting tube 2, an anode 3 and a cathode 4 are arranged facing each other in the X-direction. In this embodiment, the material of the anode 3 is tungsten, and the material of the cathode 4 is thoriated tungsten.

リード棒５は、陽極３および陰極４に接続され、封止管部２１内をＸ方向に延びる。陽極３および陰極４は、リード棒５の先端に固定されている。リード棒５の中心軸は、軸Ｘ１と重なるとよい。リード棒５には、高融点金属、例えばタングステンを含む材料が使用される。 The lead rod 5 is connected to the anode 3 and the cathode 4, and extends in the X direction inside the sealed tube portion 21. The anode 3 and the cathode 4 are fixed to the tip of the lead rod 5. The central axis of the lead rod 5 should overlap with the axis X1. The lead rod 5 is made of a material containing a high melting point metal, such as tungsten.

口金８は、封止管部２１の陽極３および陰極４から遠ざかる側を覆う。口金８は、リード棒５に電気的に接続される。 The base 8 covers the side of the sealed tube portion 21 that faces away from the anode 3 and the cathode 4. The base 8 is electrically connected to the lead rod 5.

図２は、図１に示すランプ１の陽極３の拡大図である。陽極３は、円柱状の胴部３ａと、前端に向かうにつれて外径が小さくなる円錐台状の前部３ｂと、後端に向かうにつれて外径が小さくなる円錐台状の後部３ｃとを有する。本明細書において、陽極３における前端とは、陰極４に向かう方向（－Ｘ方向）の端であり、陽極３における後端とは、陰極４から離れる方向（＋Ｘ方向）の端である。 Figure 2 is an enlarged view of the anode 3 of the lamp 1 shown in Figure 1. The anode 3 has a cylindrical body 3a, a truncated cone-shaped front portion 3b whose outer diameter decreases toward the front end, and a truncated cone-shaped rear portion 3c whose outer diameter decreases toward the rear end. In this specification, the front end of the anode 3 is the end facing the cathode 4 (-X direction), and the rear end of the anode 3 is the end facing away from the cathode 4 (+X direction).

陽極３の外表面には、ランプ寿命インジケータ６が設けられている。ランプ寿命インジケータ６は、金属酸化物を含む薄膜である。金属酸化物としては、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が例示され、これらの材料が複数用いられても構わない。本実施形態におけるランプ寿命インジケータ６は、酸化ジルコニウムを主成分とする薄膜である。本明細書において、「主成分」とは、質量基準で含有率が最大となる成分を意味する用語として用いられる。 A lamp life indicator 6 is provided on the outer surface of the anode 3. The lamp life indicator 6 is a thin film containing a metal oxide. Examples of metal oxides include zirconium oxide (ZrO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and a plurality of these materials may be used. The lamp life indicator 6 in this embodiment is a thin film containing zirconium oxide as a main component. In this specification, the term "main component" is used to mean a component having the largest content by mass.

金属酸化物を含む薄膜からなるランプ寿命インジケータ６は、ランプ１の点灯時間の経過につれて色味が変化する。これは、金属酸化物が、高温にさらされる領域では酸素が脱離していき、黒っぽく変色するためである。つまり、より詳細には、ランプ１の点灯時間の経過につれて、高温にさらされる領域におけるランプ寿命インジケータ６の明度が低下する。本発明は、この現象に着目し、ランプ寿命インジケータ６を金属酸化物で構成することで、ランプ１の点灯時間を推定し、ランプ寿命を容易に評価可能にしたものである。 The lamp life indicator 6, which is made of a thin film containing metal oxide, changes color as the lighting time of the lamp 1 passes. This is because oxygen is released from the metal oxide in areas exposed to high temperatures, causing the color to turn black. More specifically, as the lighting time of the lamp 1 passes, the brightness of the lamp life indicator 6 in areas exposed to high temperatures decreases. The present invention focuses on this phenomenon and, by constructing the lamp life indicator 6 from metal oxide, makes it possible to estimate the lighting time of the lamp 1 and easily evaluate the lamp life.

なお、金属酸化物からの酸素の脱離が適度に進むためには、発光管２の内部を十分に酸素が少ない雰囲気にしておく必要がある。そのため、ランプ１が非点灯状態であるときの発光管２の内部の酸素濃度は、１００ｖｏｌｐｐｍ以下であることが好ましく、６０ｖｏｌｐｐｍ以下であることがより好ましい。なお、この酸素濃度であれば、ランプ点灯には影響しない。 In order for the desorption of oxygen from the metal oxide to proceed appropriately, the inside of the arc tube 2 must be kept in an atmosphere with a sufficiently low oxygen content. Therefore, when the lamp 1 is not lit, the oxygen concentration inside the arc tube 2 is preferably 100 volppm or less, and more preferably 60 volppm or less. This oxygen concentration does not affect the lighting of the lamp.

ランプ寿命インジケータ６は、陽極３の前部３ｂから胴部３ａに亘って連続して設けられている。ランプ寿命インジケータ６は、前部３ｂの前端である前端面３ｄからの距離Ｌよりも後端側に設けられている。前端面３ｄからの距離Ｌは、１ｍｍ以上が好ましく、３ｍｍ以上がより好ましい。距離Ｌが１ｍｍよりも小さいと、陽極３とランプ寿命インジケータ６の熱膨張差のため、ランプ寿命インジケータ６が剥離しやすくなる。また、距離Ｌは、２０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下がより好ましい。距離Ｌが２０ｍｍよりも大きいと、ランプ寿命インジケータ６が設けられた部分の陽極３の温度が低くなるため、ランプ寿命インジケータ６の色味の変化が生じにくくなる。 The lamp life indicator 6 is provided continuously from the front part 3b of the anode 3 to the body part 3a. The lamp life indicator 6 is provided on the rear side of the distance L from the front end face 3d, which is the front end of the front part 3b. The distance L from the front end face 3d is preferably 1 mm or more, and more preferably 3 mm or more. If the distance L is less than 1 mm, the lamp life indicator 6 is likely to peel off due to the difference in thermal expansion between the anode 3 and the lamp life indicator 6. Furthermore, the distance L is preferably 20 mm or less, and more preferably 10 mm or less. If the distance L is greater than 20 mm, the temperature of the anode 3 in the part where the lamp life indicator 6 is provided becomes lower, so that the color of the lamp life indicator 6 is less likely to change.

また、ランプ寿命インジケータ６は、胴部３ａの後端よりも前端側に設けられており、後部３ｃには設けられていない。 The lamp life indicator 6 is located closer to the front end than the rear end of the body 3a, and is not located on the rear portion 3c.

ランプ寿命インジケータ６の厚みｔは、２００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。厚みｔが２００μｍよりも大きいと、ランプ寿命インジケータ６が剥離しやすくなる。また、厚みｔは、３μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。ランプ寿命インジケータ６を陽極３の外表面に形成させる際、ランプ寿命インジケータ６が陽極３の外表面に密着しやすくなるように、陽極３の外表面に切削加工又はブラスト加工による凹凸を形成させる。厚みｔが３μｍよりも小さいと、陽極３の外表面に形成された凹凸との関係で、陽極３の外表面の一部がランプ寿命インジケータ６に覆われずに露出するため、色味の変化が確認しにくくなる。 The thickness t of the lamp life indicator 6 is preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less. If the thickness t is greater than 200 μm, the lamp life indicator 6 is more likely to peel off. Furthermore, the thickness t is preferably 3 μm or more, more preferably 10 μm or more. When forming the lamp life indicator 6 on the outer surface of the anode 3, the outer surface of the anode 3 is cut or blasted to form irregularities so that the lamp life indicator 6 can be more easily attached to the outer surface of the anode 3. If the thickness t is less than 3 μm, a part of the outer surface of the anode 3 is exposed and not covered by the lamp life indicator 6 due to the irregularities formed on the outer surface of the anode 3, making it difficult to confirm the change in color.

ランプ寿命インジケータ６の形成は、例えば、ランプ寿命インジケータ６を構成する材料の粒子（例えば、粒径１０μｍ以下の酸化ジルコニウムの粒子）を溶媒（例えば、ニトロセルロースと酢酸ブチルからなる溶媒）に分散させて、これを陽極３の外表面に筆で塗布し、１５０℃で３０分間乾燥した後、真空雰囲気中で１９００℃、１２０分の熱処理を行うことにより行われる。 The lamp life indicator 6 is formed, for example, by dispersing particles of the material that constitutes the lamp life indicator 6 (e.g., zirconium oxide particles with a particle size of 10 μm or less) in a solvent (e.g., a solvent consisting of nitrocellulose and butyl acetate), applying this with a brush to the outer surface of the anode 3, drying at 150°C for 30 minutes, and then performing a heat treatment at 1900°C for 120 minutes in a vacuum atmosphere.

ランプ１を点灯させると、陽極３の前端付近は高温（１０００℃以上）となり、高温にさらされた酸化ジルコニウムからは、少しずつ酸素が脱離していく。これにより、当初は灰白色であった酸化ジルコニウムの薄膜は、酸素の脱離とともに、少しずつ黒っぽくなっていく。また、ランプ１の点灯時間が長くなるとともに、黒く変色する領域が拡大（後退）していく。これにより、ランプ寿命インジケータ６の色味の変化および変色領域の拡大を観察することで、ランプ１の点灯時間を推定し、ランプ１の寿命を評価することができる。 When the lamp 1 is turned on, the front end of the anode 3 becomes very hot (over 1000°C), and oxygen is gradually released from the zirconium oxide exposed to this high temperature. As a result, the thin film of zirconium oxide, which was initially grayish white, gradually becomes darker as oxygen is released. Furthermore, as the lighting time of the lamp 1 increases, the area that turns black expands (retreats). Thus, by observing the change in color of the lamp life indicator 6 and the expansion of the discolored area, it is possible to estimate the lighting time of the lamp 1 and evaluate the life of the lamp 1.

ランプ１の寿命を評価する具体的な方法は、以下の通りである。まず、予め、評価対象のランプ１と同仕様のランプ１（評価基準となるランプ１）を定格で所定時間（例えば３０００時間）点灯させ、ランプ寿命インジケータ６の色味が変化した範囲を確認する。このときのランプ寿命インジケータ６の色味が変化した範囲を基準範囲とする。 The specific method for evaluating the lifespan of Lamp 1 is as follows. First, a Lamp 1 with the same specifications as the Lamp 1 to be evaluated (Lamp 1 serving as the evaluation standard) is turned on at rated power for a predetermined time (e.g., 3000 hours) and the range in which the color of the Lamp Life Indicator 6 has changed is confirmed. The range in which the color of the Lamp Life Indicator 6 has changed at this time is taken as the reference range.

次いで、任意の点灯時間を経過した評価対象のランプ１のランプ寿命インジケータ６を観察する。ランプ寿命インジケータ６の観察は、目視でもよいし、カメラなどの機器を用いてもよい。観察の結果、ランプ寿命インジケータ６の色味が変化した範囲が、基準範囲を超えているとき所定時間を超えて点灯されていると判断し、基準範囲を超えていないとき所定時間を超えて点灯されていないと判断する。 Next, the lamp life indicator 6 of the lamp 1 to be evaluated after an arbitrary lighting time has elapsed is observed. The lamp life indicator 6 may be observed visually or with a device such as a camera. If the range in which the color of the lamp life indicator 6 has changed as a result of the observation exceeds the reference range, it is determined that the lamp has been lit for longer than the specified time, and if the range is not exceeded, it is determined that the lamp has not been lit for longer than the specified time.

なお、ランプ寿命インジケータ６は、陽極３の外表面の一部のみに設けられていてもよい。所定の部分に設けられたランプ寿命インジケータ６が、所定の色に変色したかどうかで寿命を評価することができる。図３に示す例では、胴部３ａの前端側に円形のランプ寿命インジケータ６が一つ設けられている。 The lamp life indicator 6 may be provided on only a portion of the outer surface of the anode 3. The lamp life can be evaluated based on whether the lamp life indicator 6 provided on a specific portion has changed color to a specific color. In the example shown in FIG. 3, one circular lamp life indicator 6 is provided on the front end side of the body 3a.

また、ランプ寿命インジケータ６は、図２のように前部３ｂから胴部３ａに亘って連続して設けられる必要はなく、途切れていてもよい。図４に示す例では、胴部３ａに軸方向に沿って断続的に複数のランプ寿命インジケータ６が設けられている。 The lamp life indicator 6 does not need to be provided continuously from the front portion 3b to the body portion 3a as in FIG. 2, but may be provided discontinuously. In the example shown in FIG. 4, multiple lamp life indicators 6 are provided intermittently along the axial direction on the body portion 3a.

また、ランプ寿命インジケータ６は、陽極３の外表面の周方向全体に亘って設けられていてもよい。例えば、ランプ１の点灯姿勢が水平点灯の場合、すなわち、軸Ｘ１が水平となる姿勢でランプ１が点灯される場合、陽極３の重力方向上方と下方ではランプ点灯時の温度に差があり、陽極３の外表面の周方向の一部だけにランプ寿命インジケータ６を設けると、周方向のどの位置にランプ寿命インジケータ６があるかで色味の変化の仕方が変わってしまう。ランプ寿命インジケータ６を陽極３の外表面の周方向全体に亘って設けることで、周方向の所望の位置に必ずランプ寿命インジケータ６が配置されることになる。図５に示す例では、胴部３ａの前端側の外表面に周方向全体に亘ってランプ寿命インジケータ６が設けられている。また、図６に示す例では、ランプ寿命インジケータ６は、前部３ｂから胴部３ａに亘って連続して設けられ、かつ前部３ｂ及び胴部３ａの外表面の周方向全体に亘って設けられている。 The lamp life indicator 6 may be provided over the entire circumferential direction of the outer surface of the anode 3. For example, when the lamp 1 is lit in a horizontal position, that is, when the lamp 1 is lit in a position where the axis X1 is horizontal, there is a difference in temperature between the upper and lower sides of the anode 3 in the direction of gravity when the lamp is lit, and if the lamp life indicator 6 is provided only on a part of the circumferential direction of the outer surface of the anode 3, the way in which the color changes will change depending on the circumferential position of the lamp life indicator 6. By providing the lamp life indicator 6 over the entire circumferential direction of the outer surface of the anode 3, the lamp life indicator 6 is always located at the desired circumferential position. In the example shown in FIG. 5, the lamp life indicator 6 is provided over the entire circumferential direction on the outer surface of the front end side of the body 3a. In the example shown in FIG. 6, the lamp life indicator 6 is provided continuously from the front part 3b to the body 3a, and is provided over the entire circumferential direction of the outer surfaces of the front part 3b and the body 3a.

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the specific configuration should not be considered to be limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated not only by the description of the above embodiments but also by the claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよい。 The structures employed in each of the above embodiments can be employed in any other embodiment. The specific configurations of each part are not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. Furthermore, one or more of the configurations, methods, etc. relating to the various modified examples described below may be arbitrarily selected and employed in the configurations, methods, etc. relating to the above-mentioned embodiments.

上記の実施形態では、陽極３の外表面のみにランプ寿命インジケータ６が設けられているが、陰極４の外表面のみにランプ寿命インジケータ６を設けてもよく、陽極３及び陰極４の外表面にランプ寿命インジケータ６を設けてもよい。ただし、一般的に陰極４は陽極３に比べて小さく、目視でのランプ寿命インジケータ６の観察がしにくくなるため、少なくとも陽極３にランプ寿命インジケータ６を設けることが好ましい。 In the above embodiment, the lamp life indicator 6 is provided only on the outer surface of the anode 3, but the lamp life indicator 6 may be provided only on the outer surface of the cathode 4, or on the outer surfaces of the anode 3 and the cathode 4. However, since the cathode 4 is generally smaller than the anode 3 and the lamp life indicator 6 is difficult to observe visually, it is preferable to provide the lamp life indicator 6 at least on the anode 3.

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。 Below, we will explain examples that specifically demonstrate the configuration and effects of the present invention.

（１）ランプ寿命インジケータとしての効果を確認するための実験を実施した。 (1) Experiments were conducted to confirm the effectiveness as a lamp life indicator.

実験に使用したランプの仕様は以下の通りである。
［発光管］
材質＝石英ガラス、最大外径＝９５ｍｍ、最大内径＝８５ｍｍ、全長＝１２０ｍｍ
［陽極］
材質＝タングステン、外径＝３５ｍｍ、全長５０ｍｍ
［陰極］
材質＝トリエーテッドタングステン、外径＝１２ｍｍ、全長３５ｍｍ
［発光物質］
水銀量＝３２ｇ
［バッファガス］
クリプトンガス：封入圧＝４×１０５Ｐａ
［極間］
陽極前端と陰極前端の離間距離＝７ｍｍ
［ランプ寿命インジケータ］
酸化ジルコニウムを主成分とする被膜を陽極の前部から胴部に亘って外表面の周方向全体に形成（図６を参照）
［電気特性］
定格電力＝４．５ｋＷ、定格電圧＝１４５Ｖ、定格電流＝３１Ａ
［点灯姿勢］
垂直点灯 The specifications of the lamp used in the experiment are as follows:
[Light emitting tube]
Material: Quartz glass, Maximum outer diameter: 95 mm, Maximum inner diameter: 85 mm, Total length: 120 mm
[anode]
Material: Tungsten, Outer diameter: 35 mm, Total length: 50 mm
[cathode]
Material: thoriated tungsten, outer diameter: 12 mm, total length: 35 mm
[Luminescent material]
Amount of mercury = 32g
[Buffer gas]
Krypton gas: Filling pressure = 4 x 105 Pa
[Position]
Distance between the front end of the anode and the front end of the cathode = 7 mm
[Lamp Life Indicator]
A coating mainly composed of zirconium oxide is formed on the outer surface of the anode from the front to the body in the circumferential direction (see Figure 6).
[Electrical characteristics]
Rated power = 4.5 kW, rated voltage = 145 V, rated current = 31 A
[Lighting position]
Vertical lighting

所定時間点灯後にランプ寿命インジケータ６の外観を目視で確認した。図７Ａ～図７Ｄは、各点灯時間経過後の陽極３の状態を模式的に示した図であり、図７Ａは３時間経過後、図７Ｂは２００時間経過後、図７Ｃは５００時間経過後、図７Ｄは８００時間経過後の状態を示す。６１は灰白色の領域を示し、６２は灰白色よりも黒い色（黒灰色とも呼ばれる）の領域を示している。図７Ａ～図７Ｄに示すように、点灯時間の経過につれて灰白色の領域６１と黒灰色の領域６２との境界位置が、陰極４から離れる方向に移動しており、黒灰色の領域６２が拡大している。これにより、ランプ寿命インジケータ６がランプ１の寿命を評価するためのインジケータとして使用できることが確認された。 After the lamp was turned on for a predetermined time, the appearance of the lamp life indicator 6 was visually confirmed. Figures 7A to 7D are schematic diagrams showing the state of the anode 3 after each lighting time, with Figure 7A showing the state after 3 hours, Figure 7B showing the state after 200 hours, Figure 7C showing the state after 500 hours, and Figure 7D showing the state after 800 hours. 61 indicates a gray-white area, and 62 indicates an area that is darker than the gray-white (also called black-gray). As shown in Figures 7A to 7D, as the lighting time progresses, the boundary position between the gray-white area 61 and the black-gray area 62 moves in a direction away from the cathode 4, and the black-gray area 62 expands. This confirmed that the lamp life indicator 6 can be used as an indicator for evaluating the life of the lamp 1.

（２）ランプ寿命インジケータ６の厚みｔ（μｍ）と、陽極３の前端面３ｄからの距離Ｌ（ｍｍ）の関係に関する実験を実施した。 (2) An experiment was conducted on the relationship between the thickness t (μm) of the lamp life indicator 6 and the distance L (mm) from the front end surface 3d of the anode 3.

タングステンからなる陽極３と金属酸化物からなるランプ寿命インジケータ６では、熱膨張係数が大きく異なるため、陽極３の前端にまでランプ寿命インジケータ６を形成させると、ランプ１の点灯と消灯による陽極３の膨張及び収縮によりランプ寿命インジケータ６が剥離し、脱落してしまい、インジケータとして機能しない場合がある。
一方で、陽極３は前端に近づくほど温度が高いため、色味の変化が見やすく、前端に近い部分にランプ寿命インジケータ６を設けることが望ましい。
以上の観点から、ランプ寿命インジケータ６の剥離が生じないような条件を検討した。ランプ寿命インジケータ６の剥離は、その厚みｔ（μｍ）が大きいほど生じやすい。すなわち、ランプ寿命インジケータ６が薄ければ、陽極３の前端近傍までランプ寿命インジケータ６を設けても、剥離は生じない。 The anode 3 made of tungsten and the lamp life indicator 6 made of metal oxide have significantly different thermal expansion coefficients, so if the lamp life indicator 6 is formed up to the front end of the anode 3, the lamp life indicator 6 may peel off and fall off due to the expansion and contraction of the anode 3 caused by turning the lamp 1 on and off, and may no longer function as an indicator.
On the other hand, since the temperature of the anode 3 is higher closer to the front end, it is preferable to provide the lamp life indicator 6 near the front end, since the change in color is easier to see.
From the above viewpoints, we have investigated conditions under which the lamp life indicator 6 does not peel off. The greater the thickness t (μm) of the lamp life indicator 6, the more likely it is that the lamp life indicator 6 will peel off. In other words, if the lamp life indicator 6 is thin, peeling will not occur even if the lamp life indicator 6 is provided up to the vicinity of the front end of the anode 3.

以下の実験を行い、ランプ寿命インジケータ６の剥離が生じない条件を見いだした。 The following experiments were carried out to find the conditions under which the lamp life indicator 6 does not peel off.

（ａ）サンプルの作成
ランプ寿命インジケータ６の厚みｔ（μｍ）と、陽極３の前端面３ｄからの距離Ｌ（ｍｍ）とをそれぞれ異ならせた複数のサンプルを作成した。ランプ寿命インジケータ６の後端は、陽極３の胴部３ａの後端とした。また、ランプ寿命インジケータ６は、陽極３の外表面に周方向全体に亘って設けた。サンプルとなる陽極３のサイズは、胴部３ａの直径がφ２５ｍｍで長さが４０ｍｍである。作成したサンプルの厚みｔ、距離Ｌ、及びｔ／Ｌの値を表１に示す。 (a) Creation of Samples A number of samples were created with different thicknesses t (μm) of the lamp life indicator 6 and different distances L (mm) from the front end face 3d of the anode 3. The rear end of the lamp life indicator 6 was the rear end of the body 3a of the anode 3. The lamp life indicator 6 was provided on the outer surface of the anode 3 over the entire circumferential direction. The size of the sample anode 3 was a diameter of φ25 mm for the body 3a and a length of 40 mm. The values of thickness t, distance L, and t/L of the created samples are shown in Table 1.

金属酸化物を含む薄膜の形成は、次のようにして行った。粒径１０μｍ以下の酸化ジルコニウムの粒子をニトロセルロースと酢酸ブチルからなる溶媒に加えて良く混合した後、陽極３の外表面に筆で塗布した。そして、１５０℃で３０分間乾燥した。乾燥後、真空雰囲気中で１９００℃、１２０分の熱処理を行い、薄膜を形成させた。
なお、ランプ寿命インジケータ６の厚みｔは、酸化ジルコニウムの粒子を分散させる溶媒の粘度を変えることで調整できる。 The thin film containing a metal oxide was formed as follows: Zirconium oxide particles with a particle size of 10 μm or less were added to a solvent consisting of nitrocellulose and butyl acetate, mixed thoroughly, and then coated on the outer surface of the anode 3 with a brush. The mixture was then dried at 150° C. for 30 minutes. After drying, the mixture was heat-treated in a vacuum atmosphere at 1900° C. for 120 minutes to form a thin film.
The thickness t of the lamp life indicator 6 can be adjusted by changing the viscosity of the solvent in which the zirconium oxide particles are dispersed.

（ｂ）サンプルの評価
各サンプルを模擬灯具に配置し、下記条件にて点灯させた。なお、模擬灯具とは、アルゴンガス雰囲気下でサンプルの陽極３と陰極４を対向して配置し、両電極間に電圧を印加して電流を流すことで、ランプとして点灯させたときと同等の熱負荷を電極に与えることができる実験装置のことである。 (b) Evaluation of the samples Each sample was placed in a simulated lamp and turned on under the following conditions: The simulated lamp is an experimental device in which the anode 3 and cathode 4 of the sample are placed opposite each other in an argon gas atmosphere, and a voltage is applied between the two electrodes to pass a current, thereby applying a thermal load to the electrodes equivalent to that when the sample is turned on as a lamp.

［実験条件］
電流値：１５０Ａ（電力は２．５ｋＷに相当）
点灯時間：３０分
電極間の距離：３ｍｍ
電極間の雰囲気：大気圧のアルゴンガス [Experimental conditions]
Current value: 150A (equivalent to 2.5kW power)
Illumination time: 30 minutes Distance between electrodes: 3 mm
Atmosphere between electrodes: Argon gas at atmospheric pressure

点灯後、模擬灯具からサンプルを取り出し、ランプ寿命インジケータ６の剥離の有無を目視で確認した。実験結果を表２に示す。表２において、「Ａ」とはランプ寿命インジケータ６の剥離が無かったことを意味し、「Ｂ」とはランプ寿命インジケータ６の剥離が有ったことを意味する。 After lighting, the sample was removed from the simulated lighting fixture and visually checked for the presence or absence of peeling of the lamp life indicator 6. The experimental results are shown in Table 2. In Table 2, "A" means that the lamp life indicator 6 did not peel off, and "B" means that the lamp life indicator 6 did peel off.

表２の結果から、ランプ寿命インジケータ６の剥離が生じない条件として、以下の式（１）及び（２）を見出した。
ｔ／Ｌ≦５０ （１）
ｔ≦２００ （２） From the results of Table 2, the following formulas (1) and (2) were found to be the conditions under which the lamp life indicator 6 does not peel off.
t / L ≦ 50 (1)
t≦200 (2)