專利名稱：長弧型放電燈及光照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及長弧型放電燈及光照射裝置，尤其涉及在發(fā)光管內(nèi)封入有水銀、鐵等金屬及鹵素的長弧型放電燈、及具備該長弧型放電燈的光照射裝置。
背景技術(shù)：
以往，在發(fā)光管內(nèi)封入有水銀、水銀以外的金屬及鹵素的長弧型放電燈，即所謂的長弧金屬鹵化物燈，作為放射紫外線的燈被廣泛利用在例如樹脂、粘結(jié)劑、油墨、光刻膠的硬化、或干燥、熔融、或軟化等各種處理的用途。具體而言，對涂布有粘結(jié)劑等的被照射物 (工件)照射紫外線，使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行處理。在日本特開平03-250551號公報中記載了這種放電燈。使用圖I，說明長弧型放電燈。長弧型放電燈I在石英玻璃制的長條的發(fā)光管2的兩端，以彼此沿管軸方向相對的方式配置有一對電極4、4，在發(fā)光管2的兩端的密封部3、3封固，通過金屬箔6將電極4 與外部引線5電連接。在發(fā)光管2的內(nèi)部封入有水銀120mg、鐵4mg、碘化萊12mg、碘化秘5. 3mg。接著, 鉍的封入量相對鐵在特定范圍內(nèi)，從而不會對鐵與水銀的發(fā)光頻譜造成不良影響，防止鐵附著在發(fā)光管2的內(nèi)壁。專利文獻(xiàn)I日本特開平03-250551號公報發(fā)明內(nèi)容近年來，降低這種放電燈的環(huán)境負(fù)荷的要求更為強烈，期望減低封入在發(fā)光管內(nèi)的水銀量。此外，也期望降低放電燈的耗電。以往，當(dāng)水銀量較低時，鐵的發(fā)光強度分布會非常不均，這一點已經(jīng)記載在對比文件I中，但是通過提高點燈裝置的鎮(zhèn)流器的性能等，即使是水銀量少的燈，也可以進(jìn)行取得良好照度分布的點燈?；谏鲜霰尘?，期望頻繁切換投入功率來使用，以此減少燈的水銀量，減低耗電。例如，存在一種切換點燈功率的點燈方法，在照射工件時以通常點燈時的功率點燈，在待機時則相較于該功率而使功率降低，在需要照射時再提高功率。此時，實際使用的點燈的燈的待機時間為例如I分鐘以內(nèi)。但是，對于降低了水銀量的燈，如上所述進(jìn)行頻繁切換功率的點燈時，會發(fā)生照度在短時間內(nèi)明顯降低的問題。針對該問題，本發(fā)明人銳意研究，得到以下發(fā)現(xiàn)。破壞照度在短時間內(nèi)降低的燈的發(fā)光管，對于其碎片的內(nèi)壁部分，以氟化氫水溶液洗凈內(nèi)壁的石英玻璃最表面后，同樣地以氟化氫水溶液蝕刻至距表面10 左右來進(jìn)行調(diào)查時，在從發(fā)光管的內(nèi)壁至一定深度為止的區(qū)域含有所封入的金屬。由這一點來看，可以認(rèn)為封入金屬被打入至發(fā)光管的內(nèi)部，而不僅止于附著在發(fā)光管的內(nèi)壁。如上所示的現(xiàn)象可以認(rèn)為是在由待機時至照射時電流急劇增加時發(fā)生。推測其理由如下。在低功率待機時，形成發(fā)光管內(nèi)壁附近的鹵素密度較低的狀態(tài)。因此，若進(jìn)行切換至高功率的功率切換時，電弧的電子密度會急劇增加，鐵或鉍等封入金屬的原子會在電弧內(nèi)與電子沖撞，朝向發(fā)光管內(nèi)壁飛來。在現(xiàn)有技術(shù)中，存在大量水銀，因此水銀發(fā)揮緩沖的作用，抑制封入金屬打入至發(fā)光管內(nèi)。但是，由于水銀量降低，因此緩沖效果小，鐵或鉍等封入金屬容易被打入。尤其可知待機時與照射時的功率差超過15倍時，打入量會急劇增加。如上所示，封入金屬被打入至發(fā)光管內(nèi)部時，發(fā)光管內(nèi)部的發(fā)光物質(zhì)會減少，照度會降低，因此照度維持率會降低。由于以上原因，本實用新型的目的在于提供一種長弧型放電燈，在發(fā)光管內(nèi)相對配置有一對電極，封入有0. 5mg/cm3以下的水銀、鐵等金屬及鹵素，即使在頻繁進(jìn)行使功率上升的功率切換的情況下，也能夠抑制封入金屬被打入發(fā)光管內(nèi)壁的現(xiàn)象，防止照度維持率在短期間內(nèi)降低。為了解決上述課題，本實用新型是一種長弧型放電燈，在發(fā)光管內(nèi)相對配置有一對電極，該長弧型放電燈的特征為在所述發(fā)光管內(nèi)封入有水銀(Hg)，該水銀的封入量為
0.5mg/cm3以下，至少封入有鐵(Fe)、鉈(Tl)、鉍(Bi)的任一種金屬，封入有鹵素，將水銀以外的封入金屬的物質(zhì)的量設(shè)為M(mol)、封入鹵素的物質(zhì)的量設(shè)為H(mol)，H/M在2. I彡H/
5.0的范圍。此外，本實用新型的特征為以照射用點燈模式及待機用點燈模式的2個點燈模式進(jìn)行點燈，該待機用點燈模式是通過比該照射用點燈模式低的功率來進(jìn)行點燈的點燈模式，交替切換成任意點燈模式。此外，本實用新型的特征為具備上述長弧型放電燈；對所述長弧型放電燈供電的點燈裝置；以及設(shè)置于該點燈裝置并切換投入功率量的功率切換單元。發(fā)明效果通過本發(fā)明，在封入于發(fā)光管內(nèi)的水銀的量為0. 5mg/cm3以下的長弧型放電燈中， 將水銀以外的封入金屬的物質(zhì)的量設(shè)為M(mol)、封入鹵素的物質(zhì)的量設(shè)為H(mol)，作為它們的比的H/M在2. I < H/M < 5. 0的范圍內(nèi)，由此可防止作為發(fā)光物質(zhì)的封入金屬減少，且可防止照度維持率降低。尤其是，在使用使功率頻繁且大幅上升的點燈方法時，達(dá)成防止封入金屬打入至發(fā)光管內(nèi)壁的效果，即使使用如上所示的點燈方法，照度維持率也難以降低，因此燈的點燈功率可以實現(xiàn)省功率化。此外，根據(jù)本發(fā)明，在將照射用點燈模式與待機用點燈模式的至少2個投入功率不同的點燈模式進(jìn)行切換來進(jìn)行點燈時，即使在由待機用點燈模式切換至照射用點燈模式的切換瞬后，由于發(fā)光管內(nèi)壁附近的鹵素密度較高，也可以防止封入金屬打入至發(fā)光管內(nèi)壁。

圖I是表示長弧型放電燈的結(jié)構(gòu)的管軸方向剖面圖。[0029]圖2是表示本發(fā)明的長弧型放電燈的點燈裝置的一例的圖。圖3是表示本發(fā)明的實驗結(jié)果的圖。
具體實施方式圖I是本發(fā)明的長弧型放電燈的管軸方向的剖面圖。在該圖中，長弧型放電燈I在例如由石英玻璃等透光性材料構(gòu)成的發(fā)光管2的兩端具備密封部3、3，在該發(fā)光管2的內(nèi)部，隔著預(yù)定距離相對配置有由鎢所構(gòu)成的一對相對電極4、4。各電極4的根部側(cè)端部與被埋設(shè)在密封部3內(nèi)的例如鑰的金屬箔6相接合。在該金屬箔6的另一端側(cè)連接有外部引線5，朝向發(fā)光管2的外部突出。在該外部引線5由未圖示的電源及點燈電路連接到供電線，從而被供電。長弧型是指，電極間距離為預(yù)定的長度以上，按照該距離，在點燈時形成較長的電弧，這與提供點光源的短弧型有所不同，因此稱為長弧型。具體而言，相對發(fā)光管內(nèi)徑，電極間距離為5倍以上，較長的放電燈中為10倍以上。這是為了用于對面積大的被照射物掃描燈本身、或排列多個放電燈而均等進(jìn)行面照射的用途。在發(fā)光管I的內(nèi)部封入有鐵(Fe)、鉈(Tl)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鉍(Bi)等金屬作為發(fā)光物質(zhì)。除此之外，作為發(fā)光物質(zhì)，還封入有水銀，以調(diào)整燈電壓。封入量為0. 5mg/cm3以下的量。在水銀以外的封入金屬中，適于使用鐵、鉈、鉍來作為發(fā)光物質(zhì)。各自的封入量為例如 0. 2 6 X 10 6mol/cm3。這種物質(zhì)在作為發(fā)光物質(zhì)而被封入發(fā)光管內(nèi)來將燈點燈時，是在紫外線區(qū)域具有發(fā)光頻譜的金屬。被封入的鹵素為例如碘⑴、溴(Br)。它們在例如碘化汞、碘化鉍等鹵化物的狀態(tài)下被封入在發(fā)光管內(nèi)。在本發(fā)明中，將被封入在發(fā)光管I內(nèi)的上述水銀以外的金屬(鐵、銘、秘、錫、鋅等) 與鹵素(碘、溴)的物質(zhì)的量的關(guān)系規(guī)定如下。將水銀以外的金屬的物質(zhì)的量設(shè)為M(mol)、鹵素的物質(zhì)的量設(shè)為H(mol)時，將其物質(zhì)的量比H/M的范圍設(shè)為2. I彡H/M彡5. O。其理由在后詳述。以下列舉封入在發(fā)光管I內(nèi)的水銀及除此之外的金屬的組合的例子。將水銀作為發(fā)光物質(zhì)時，以水銀與鉍、水銀與鉈、水銀與錫、水銀與鋅的任意組合來進(jìn)行封入。將鐵作為發(fā)光物質(zhì)時，以鐵、鉈與水銀；鐵、鉍與水銀；鐵、錫與水銀；鐵、鋅與水銀的任意組合來進(jìn)行封入。其中，在發(fā)光管內(nèi)也可以封入包含上述金屬組合的3種以上或4種以上的金屬。關(guān)于本發(fā)明的長弧型放電燈的點燈裝置，將其構(gòu)成的一例表示于圖2。在該圖中，交流電源21的輸出側(cè)與升壓整流電路22相連接。升壓整流電路22例如是由輸入側(cè)與交流電源21連接的升壓變壓器Tl、整流二極管D1、平滑電容器Cl構(gòu)成的整流電路，將交流電流轉(zhuǎn)換成直流電壓來進(jìn)行輸出。之后，該直流電壓利用由線圈L3、切換元件SI、整流二極管D2、平滑電容器C2構(gòu)成的升壓斬波電路進(jìn)行升壓，對極性反轉(zhuǎn)電路23輸出經(jīng)平滑化的直流電壓。在升壓斬波電路的切換元件SI (例如IGBT、FET)連接有控制電路24，通過使該切換元件SI的切換頻率、及ON、OFF期間改變，可供給所希望的電壓。由此，可以切換投入功率，通過來自控制電路24的信號，來切換照射時點燈模式及待機時點燈模式等不同的點燈模式。與升壓整流電路22的輸出側(cè)相連接的極性反轉(zhuǎn)電路23是由例如橋接電路構(gòu)成的反相器電路，由以橋接狀連接的IGBT或FET等切換元件Ql Q4構(gòu)成。極性反轉(zhuǎn)電路23的切換元件Ql Q4的ON、OFF通過控制電路25所包含的驅(qū)動器電路來進(jìn)行驅(qū)動。極性反轉(zhuǎn)通過作為切換元件Ql及Q4的驅(qū)動信號的極性反轉(zhuǎn)電路驅(qū)動信號X、及作為切換元件Q2及Q3的驅(qū)動信號的極性反轉(zhuǎn)電路驅(qū)動信號Y交替反復(fù)進(jìn)行ON、OFF的動作，使矩形波交流電壓被供給至放電燈I。燈的點燈始動通過從起動器電路26對與燈串聯(lián)連接的起動器線圈L2施加脈沖電壓，對封入在燈的氣體進(jìn)行絕緣破壞來進(jìn)行。關(guān)于具備有以上的燈及其點燈裝置的光照射裝置的使用方法說明如下。對于光照射裝置的結(jié)構(gòu)雖未圖示，但是具備上述燈、及具備燈點燈裝置的燈罩、反射鏡等，對應(yīng)于作為照射對象的工件(被照射物)，具備有適當(dāng)?shù)妮斔脱b置等。在已知的使用方法中，燈的點燈頻度每I次進(jìn)行至少I小時左右的連續(xù)照射點燈， 由再點燈至照度穩(wěn)定為止需要預(yù)定的時間，因此并未進(jìn)行在不需要照射時使功率降低的動作。在本發(fā)明中，通過照射用點燈模式及待機用點燈模式的至少2個模式來進(jìn)行點燈。照射用點燈模式以例如額定功率等預(yù)定的投入功率進(jìn)行點燈，在待機用點燈模式中，以比照射用點燈模式低的投入功率進(jìn)行點燈，在該期間并未對被照射物照射紫外線，通過遮光片(shutter)等遮光單元來將照射光遮光，為了省功率化而待機。投入功率的切換通過例如圖2所示的燈點燈裝置來進(jìn)行。其中，若可進(jìn)行投入功率的切換，則并不局限于上述點燈裝置。切換的時序例如通過以下動作來自動計量通過利用設(shè)置在輸送裝置等的預(yù)定的檢測單元，來檢測工件被輸送來的情況，檢測信號被傳送至燈點燈裝置的控制電路24，通過控制電路24來切換投入功率?；蛘?，也可以通過程序?qū)㈩A(yù)先決定的時序輸入至控制電路。照射用點燈模式與待機用點燈模式交替切換。關(guān)于切換周期，在各自的點燈模式中的連續(xù)點燈時間為I分鐘以內(nèi)，例如，待機/點燈均為30 50秒左右。各點燈模式的切換以0. 5秒至3. 0秒左右完成。如上所示進(jìn)行點燈，從而對依次輸送、搬運來的工件，在需要照射時，以預(yù)定功率進(jìn)行點燈，在不需要照射時，則以低于該預(yù)定功率的功率進(jìn)行點燈，不進(jìn)行照射而待機，由此以使用時間整體而言，可以實現(xiàn)點燈功率的省功率化。但是，如上所示切換功率而點燈時，在水銀量較少的長弧型金屬鹵化物燈中，如前所述由小功率切換成大功率時，會發(fā)生燈封入金屬打入至發(fā)光管內(nèi)壁的情況，結(jié)果會有封入金屬量減少的問題。關(guān)于使長弧型放電燈的投入功率改變時的電壓、電流等的變化，在表I中表示一例。在該表中，關(guān)于電極間距離為150cm左右的I根燈，表示所投入的功率、與電壓、電流、電流密度的關(guān)系。[表 I]
權(quán)利要求1.一種長弧型放電燈，在發(fā)光管內(nèi)相對配置有一對電極，該長弧型放電燈的特征在于在所述發(fā)光管內(nèi)封入有水銀，該水銀的封入量為0. 5mg/cm3以下，至少封入有鐵，鉈、鉍的任一種金屬，封入有鹵素，將水銀以外的封入金屬的物質(zhì)的量設(shè)為M(mol)、封入鹵素的物質(zhì)的量設(shè)為H(mol)，H/ M在2. I彡H/M彡5. 0的范圍。
2.如權(quán)利要求I所述的長弧型放電燈，其中，以照射用點燈模式及待機用點燈模式的2個點燈模式進(jìn)行點燈，該待機用點燈模式是通過比該照射用點燈模式低的功率來進(jìn)行點燈的點燈模式，任意點燈模式被交替切換來進(jìn)行點燈。
3.一種光照射裝置，其特征在于，具備如權(quán)利要求2所述的長弧型放電燈；對所述長弧型放電燈進(jìn)行供電的點燈裝置；以及設(shè)置于該點燈裝置并切換投入功率量的功率切換單元。
專利摘要本實用新型提供一種長弧型放電燈及光照射裝置，該長弧型放電燈在發(fā)光管內(nèi)相對配置有一對電極，封入有0.5mg/cm3以下的水銀、鐵等金屬、及鹵素的長弧型放電燈，即使在頻繁進(jìn)行功率切換的情況下，也可以抑制封入金屬打入至發(fā)光管內(nèi)壁的現(xiàn)象，可防止照度維持率在短期間內(nèi)降低。該長弧型放電燈在發(fā)光管內(nèi)相對配置有一對電極，在所述發(fā)光管內(nèi)封入有水銀(Hg)，該水銀的封入量為0.5mg/cm3以下，至少封入鐵(Fe)、鉈(Tl)、鉍(Bi)的任一種金屬，封入有鹵素，將水銀以外的封入金屬的物質(zhì)的量設(shè)為M(mol)、封入鹵素的物質(zhì)的量設(shè)為H(mol)，H/M在2.1≤H/M≤5.0的范圍。
文檔編號H05B41/14GK202352615SQ20112040737
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者森和之 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社