CN101174536A - 紫外线放电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供340nm以下紫外线光谱少的、能够发出具有340nm至380nm的高光谱的紫外光的紫外线放电灯。本发明的特征在于，作为放电介质不含有铁元素、而是与水银一起封入了卤化铊的紫外线放电灯(52)。

Description

紫外线放电灯
技术领域
本发明是关于紫外线放电灯。
背景技术
一般来说，具有350至380nm附近的高发光强度的紫外线发光的金属卤化物灯，对于紫外线固化涂料的固化和近几年市场用途高的功能性高分子膜的光反应，是很有效的。
但是，340nm以下发光波长区域的光，会使功能性材料劣化，所以抑制这些短波长后使用。
满足这些要求的装置，以往，如特开平03-250549号公报(专利文献1)所记载的紫外线照射灯，将金属铊或者卤化铊与铁和水银一起封入到气密性容器中，由此，抑制了340nm以下的短波长紫外线，具有365nm附近的高发光强度。
但是，以往的含铁卤化铊灯有一个问题，由于铁元素的存在，365nm的光谱会急剧出现，但实际上得到的是作为365nm及其附近波长光谱的积分值的365nm光谱，严格的365nm波长的光谱不充分。另外还有一个问题，长时间放电点亮时，放电介质中的铁元素与气密性容器的石英玻璃反应，发生失透，降低发光强度，同时导致亮度降低。并且，近几年所需求的超长(例如1800mm)灯，能够在液晶显示装置的大画面化所代表的大型膜和印刷物等的轴方向上实现均匀的照度分布，进行曝光。但含铁的卤化铊灯中，发光长度超过300mm时会发生分离发光等不适合超长化要求的灯性能。
[专利文献1]特开平03-250549号公报
发明内容
本发明是鉴于上述以往技术的问题发明的，目的在于提供340nm以下紫外线光谱少的、特别是能够发出具有352nm的高光谱紫外光的紫外线放电灯。
本发明还有一个目的在于提供高照度、灯管轴方向上不发生分光和照度偏差(分离发光)、实现超长化且实现长寿命化的紫外线放电灯。
本发明的1个特征在于，发光管内不含有铁元素，而是将卤化铊与水银一起封入到发光管内来作为放电介质。
上述紫外线放电灯中，上述卤化铊的封入量M，在上述发光管的内径D≤30mm时，可以是0.01mg/cc≤M≤0.3mg/cc。
另外，上述紫外线放电灯中，上述发光管的内径D≤30mm且发光长度L为500mm≤L≤2500mm时，上述水银的封入量Hg可以为0.9mg/cc≤Hg≤5.0mg/cc，卤化铊的封入量M可以是0.012mg/cc≤M≤0.1mg/cc。
另外，上述紫外线放电灯中，上述发光管内所含的水银及卤化铊的放电介质的封入量，可以是在上述发光管内径D为D＜30mm时稳定点亮时的电位梯度E(V/cm)的值为8＜E＜30的封入量。
另外，上述紫外线放电灯中，上述卤化铊可以是碘化铊(TlI)。
另外，上述紫外线放电灯中，上述碘化铊(TlI)与水银(Hg)的重量比Mr＝Hg(mg/cc)/TlI(mg/cc)可以是10≤Mr≤200。
根据本发明的紫外线放电灯，发光管内不含有铁元素，而是将卤化铊与水银一起封入到发光管内来作为放电介质，由此，能够高效地发出具有铊的发光波长352nm的高光谱的紫外线。另外，根据本发明的紫外线放电灯，能够实现高照度、在灯管轴方向上不发生分光和照度偏差地发光，并且能够实现长寿命化。
附图说明
[图1]本发明笫1实施方式的紫外线放电灯的正视图。
[图2]上述实施方式的分光特性图。
[图3]上述实施方式的紫外线放电灯中，钍钨电极与铈钨电极的寿命比较图。
[图4]上述实施方式中的灯座部分的分解图。
[图5]上述实施方式中的灯座部分的安装说明图。
[图6]表示上述实施方式的铊含量引起发光特性变化的图表。
[图7]上述实施方式与以往例的分光分离特性的比较表。
[图8]表示上述实施方式的铊含量引起发光特性变化的表。
[图9]上述实施方式的寿命初期与寿命末期中的发光特性的图表。
[图10]以往例的寿命初期与寿命末期中的发光特性的图表。
符号说明
52…紫外线放电灯
520…气密性容器
521、522…电极
523、524…灯座
525、526…外部灯座
具体实施方式
下面根据附图详细说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
使用图1说明本发明第1实施方式的紫外线放电灯。本实施方式的紫外线(UV)放电灯52，在有紫外线穿透性的石英制的、形成发光管的气密性容器520的内部设置了由钨(W)等制的电极521、522，外部分别设置了灯座523、524，其规格为：管外径27.5mm、壁厚1.5mm、发光长度L为1000mm、灯电压1100V、灯电流值11.0A。
气密性容器520内部封入了氩(Ar)气等稀有气体、水银和卤化铊。上述卤化铊可以使用碘化铊(TlI)。使用碘化铊时，如图2所示，在波长352nm、365nm、378nm附近、特别是波长352nm、378nm附近有较大的发光峰值。也可以使用溴化铊来代替碘化铊。
铊(Tl)在352nm、365nm、378nm的波长区域内有很强的亮线光谱，具有减小水银发光强度的效果，因此，能够抑制313nm的水银发光，能够发出340～400nm波长区域发光相对较多的紫外线。因此，本实施方式的紫外线放电灯52，能够降低波长区域340nm以下的紫外线照射，波长区域340nm以下的紫外线对紫外线固化涂料或者功能性塑料等处理中的特性有较大影响。
卤化铊的封入量，在发光管内径D≤30nm时，封入量M为从0.01mg/cc≤M≤0.3mg/cc中选出的量较佳。更好的是，发光管的内径D为D≤30mm、发光长度L为500mm≤L≤2500mm时，水银的封入量Hg为0.9mg/cc≤Hg≤5.0mg/cc、卤化铊的封入量M为0.012mg/cc≤M≤0.1mg/cc中选出的量。
使卤化铊的封入量M为M≤0.3mg/cc，对灯52的轴方向，能够得到均匀的照度，因此，能够实现对被照射物的紫外线均匀照射。另外，如图2的分光特性所示，影响被照射物特性的波长313nm的照度峰值，与波长365nm的照度峰值相比，能够降低到5％，所以能够提高紫外线照射后的被照射物特性。另外，卤化铊的封入量在0.3mg/cc以上时，封入到气密性容器520内的铊在灯52的长度方向上分散不均，所以会发生发光分离，降低灯的性能。
而且，混入卤化铊，能够抑制由水银发出的紫外线即313nm峰值的紫外线的发生，相对峰值365nm的频谱强度，能够将峰值313nm的频谱强度抑制到5％以下，结果，混入卤化铊的紫外线放电灯发出的紫外线对被照射物的照射中，能够避免被照射物的劣化，能够更加有效地进行对被照射物的紫外线处理。
并且，本实施方式中，发光管内径D在D＜30mm时，可以使稳定点亮时的电位梯度E(V/cm)为8＜E＜30，由此，能够得到不发生过载、长寿命、有效利用铊的发光的紫外线灯。
另外，气密容器的内径在30mm以下且每单位长度的输入(W/cm)在60W/cm以上时点亮时，能够使碘化铊的封入量(mg/cc)在0.3mg/cc以下，由此，能够减小340nm以下的光谱的发光强度，提高352nm、365nm、378nm光谱的发光强度。
电极521、522的钨材，可以使用氧化铈(Ce2O3)含量在0.5％以上的铈钨。一般作为电极材料广泛使用的钍钨，虽然是氧化钍稳定的化合物，但具有放射性。所以，将功函接近该氧化钍的氧化铈包含在钨中，能够得到与钍钨电极相同的电极寿命，并且能够避免放射性物质对环境的恶劣影响。图3的图表表示以往使用了钍钨电极的紫外线放电灯与使用了铈钨电极的紫外线放电灯的寿命特性的测定结果。图A是使用了钍钨电极的紫外线放电灯的寿命特性，图B是使用了铈钨电极的紫外线放电灯的寿命特性，可知，使用了铈钨电极的灯的寿命特性与以往的钍钨电极寿命特性相同。上述铈钨电极，在以下其他实施方式的紫外线放电灯中，也同样可以使用。
(第2实施方式)
下面说明本发明第2实施方式的紫外线放电灯。本实施方式的紫外线放电灯52的结构与图1所示的第1实施方式相同。其特征在于气密性放电容器内部封入的放电介质中的碘化铊封入量。
本实施方式中，灯的规格为：具有紫外线穿透性的石英制的气密性容器520内部设置了由钨(W)等制的电极521、522，管外径27.5mm、壁厚1.5mm，发光长度L能够为1800mm。而且，气密性容器520内部，作为放电介质，封入了氩(Ar)气、水银和碘化铊(TlI)。此放电介质中的水银Hg与碘化铊TlI的重量比Mr为10≤Mr≤200。当Mr＜10时，灯轴方向会发生分离发光。而当Mr＞200时，铊的发光强度变小，只产生水银的发光，就不是利用了铊发光的灯了。因此使Mr为10≤Mr≤200。
并且，本实施方式中，发光管内径D在D＜30mm时，可以使稳定点亮时的电位梯度E(V/cm)为8＜E＜30，由此，能够得到不发生过载、长寿命、有效利用铊的发光的紫外线灯。
(第3实施方式)
下面说明本发明笫3实施方式的紫外线放电灯。本实施方式的紫外线放电灯52的结构，封入的放电介质与图1所示的第1实施方式相同。本实施方式的特征在于，输入电力为W(W/cm)、气密性容器的内表面积为2πr(cm2)时，通过使管壁负载W/cm2为0.5＜W/cm2＜3.5来管理灯温度来延长灯的寿命。
例如，对石英制气密性容器内部设置了由钨等制的电极的管外径27.5mm、壁厚1.5mm，发光长度L 1000mm、作为放电介质、与氩气一起封入了水银1.68mg/cc、碘化铊0.105mg/cc的紫外线放电灯，施加灯电压1100V、灯电流值10.2A的电力后点亮。这样，可以通过使管壁负载W/cm2为1＜W/cm2＜60来管理灯温度，通过减少点亮中的温度劣化来延长灯的寿命。
并且，本实施方式中，发光管内径D在D＜30mm时，可以使稳定点亮时的电位梯度E(V/cm)为8＜E＜30，由此，能够得到不发生过载、长寿命、有效利用铊的发光的紫外线灯。
另外，气密容器的内径在30mm以下且每单位长度的输入(W/cm)在60W/cm以上时点亮时，可以使碘化铊的封入量(mg/cc)在0.3mg/cc以下，由此，能够减小340nm以下的光谱的发光强度，提高352nm、365nm、378nm光谱的发光强度。
(第4实施方式)
图4、图5表示本发明笫4实施方式的紫外线放电灯的点亮装置。本实施方式的紫外线放电灯点亮装置的特征在于，灯52自身的灯座523、524和用于安装在电路侧的灯座525、526是陶瓷制，并且是共用的结构。
本实施方式中，外部固定用灯座525、526安装在电路侧，与灯52侧的滑石灯座523、524相嵌，由此固定灯52。这些灯座523～526都是陶瓷制。根据本实施方式，通电部周围能够省去金属部件，能够确保电的安全结构，由此可以相应地实现低成本的设计。
上述各实施方式中，也可以使用卤化钴(Co)或者卤化铟(In)来代替卤化铊。
另外，本发明的紫外线放电灯可以用于印刷基板、干燥、印刷、制版煅烧等多种曝光光源。
[实施例1]
本发明实施例1的紫外线放电灯，是在管外径27.5mm、壁厚1.5mm、发光长度1000mm的紫外线穿透性石英制气密容器的内部两端密封了由钨构成的电极，并在气密容器的内部，与氩气一起作为发光金属，密封了水银及碘化铊。其封入量为，水银1.6mg/cc、碘化铊0.1mg/cc、氩1.33kPa。这时的电特性为1100V、11.0A。上述灯，在紫外区域中有各金属的峰值，在轴方向上有均匀发光。光谱分析后可得知，实施例1的紫外线放电灯中，由碘化铊产生的波长、即352nm、365nm、378nm的光谱成分的照度高，而且轴方向上不发生分光和照度的偏差、即不发生分离发光。
由此，与过去相比，进行了有力地截止了320nm以下波长成分的滤波，从而能够进行更加抑制了有害紫外线波长区域的处理。
[实施例2]
准备下述紫外线放电灯来作为实施例2的紫外线放电灯：在石英制气密性容器内部设置了由钨等制的电极，管外径27.5mm、壁厚1.5mm、发光长度L为1800mm，作为放电介质，与氩气一起，以水银1.68mg/cc、碘化铊0.032mg/cc(Mr＝52.5)的比例封入。
另外，作为比较例1，准备比较例1的紫外线放电灯：在同样规格的气密性容器中，以水银1.09mg/cc、碘化铊0.218mg/cc(Mr＝5)的比例封入。作为比较例2，还准备比较例2的紫外线放电灯：在同样规格的气密性容器中，以水银1.09mg/cc、碘化铊0.001mg/cc(Mr＝1090)的比例封入。
将这些实施例2、比较例1、比较例2的紫外线放电灯放电点亮并计测分光特性，其结果如图6(a)～(c)所示。如图6(a)所示，本发明实施例2的灯特性为：高照度，灯轴方向上不发生分光和照度的偏差(分离发光)，有效地发出352nm、378nm的光谱的铊的发光。与之相对，如图6(b)所示，Mr＜10的比较例1中，灯左右的照度出现差，发生分离发光。这是由于，水银与碘化铊的比Mr＜10，放电等离子中水银与铊的原子半径差导致封入物难以发生扩散，轴方向发生分离发光。另外，如图6(c)所示，Mr＞200的比较例2中，铊的光谱变小，只有水银的发光，不是利用了碘化铊特性的紫外线放电灯。
[实施例3]
作为本发明的实施例(Tl)，准备图7的表1所示的灯长不同的多种紫外线放电灯：作为放电介质中不含铁元素的紫外线放电灯，石英制气密性容器内部设置了由钨等制的电极，管外径27.5mm、壁厚1.5mm，作为放电介质，与氩气一起，以水银1.68mg/cc、碘化铊0.024mg/cc的比例封入。另外，作为比较例(Fe+Tl)，准备同表所示的灯长不同的多种紫外线放电灯：作为放电介质中含铁元素的紫外线放电灯，石英制气密性容器内部设置了由钨等制的电极，管外径27.5mm、壁厚1.5mm，作为放电介质，与氩气一起，以水银1.10mg/cc、铁元素0.03mg/cc、碘化铊0.10mg/cc的比例封入。然后对上述紫外线放电灯进行有无分离发光的计测，比较例中，灯长200mm时没有发现分离发光，但500mm时发光不稳定，750mm以上的灯中确认有分离发光。与之相对，本发明实施例中，灯长在200mm～2300mm中任何一个都没有发现分离发光，能够得到稳定的放电发光。
[实施例4]
准备图8的表2所示的碘化铊含量不同的多种紫外线放电灯：在石英制气密性容器内部设置了由钨等制的电极，管外径27.5mm、壁厚1.5mm、发光长度L为1800mm，作为放电介质，与氩气一起封入水银1.68mg/cc；并计测有无分离发光和紫外线照度是否合适。其结果得知，同样的水银含量，作为不发生分离发光、能得到所期望的紫外线照度的条件，碘化铊含量在0.012mg/cc以上、0.032mg/cc比较适合。
[实施例5]
本发明实施例的紫外线放电灯，是在管外径27.5mm、壁厚1.5mm、发光长度1000mm的紫外线穿透性石英制气密容器的内部两端密封了由钨构成的电极，并在气密容器的内部，与氩气一起，作为发光金属，密封了水银及碘化铊。其封入量为，水银1.6mg/cc、碘化铊0.032mg/cc、氩1.33kPa。这时的电特性为1100V、11.0A。另外，作为比较例，准备紫外线放电灯：作为放电介质中含铁元素的紫外线放电灯，与上述实施例相同的规格，且以铁元素0.03mg/cc、碘化铊0.10mg/cc的比例封入。然后，对这些紫外线放电灯进行寿命初期和寿命末期的分光特性的测定，其结果如图9、图10所示。图10所示的比较例中，碘化铊的波长352nm、365nm、378nm的光谱成分大幅降低，因此寿命较短，但图9所示的本发明实施例中，寿命初期和寿命末期的分光特性几乎没有变化，具有稳定的分光特性。

Claims (6)

1.一种紫外线放电灯，其特征在于，发光管内不含有铁元素，而是将卤化铊与水银一起封入到发光管内来作为放电介质。
2.根据权利要求1所述的紫外线放电灯，其特征在于，上述卤化铊的封入量M，在上述发光管的内径D≤30mm时，是0.01mg/cc≤M≤0.3mg/cc。
3.根据权利要求1或2所述的紫外线放电灯，其特征在于，上述发光管的内径D≤30mm且发光长度L为500mm≤L≤2500mm时，上述水银的封入量Hg为0.9mg/cc≤Hg≤5.0mg/cc，卤化铊的封入量M为0.012mg/cc≤M≤0.1mg/cc。
4.根据权利要求1所述的紫外线放电灯，其特征在于，上述发光管内所含的水银及卤化铊的放电介质的封入量，是在上述发光管内径D为D≤30mm时稳定点亮时的电位梯度E(V/cm)的值为8＜E＜30的封入量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的紫外线放电灯，其特征在于，上述卤化铊是碘化铊既TlI。
6.根据权利要求5所述的紫外线放电灯，其特征在于，上述碘化铊既TlI与水银(Hg)的重量比Mr＝Hg(mg/cc)/TlI(mg/cc)是10≤Mr≤200。
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