CN103247513B - 放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放电灯，在配置有一对电极的发光管的两端形成封止部，在该封止部内埋设有玻璃杆，并且在该玻璃杆的表面配置有金属箔，该金属箔与电极电连接，特别是能够防止在全开/待机点灯时等的封止部的温度下降时，因金属箔的收缩量较大而造成玻璃杆产生裂痕。其特征为构成上述玻璃杆的玻璃部件的热膨胀系数比构成上述封止部的玻璃部件的热膨胀系数小。

Description

放电灯

技术领域

本发明涉及一种放电灯，尤其涉及在封止部内的玻璃杆的表面配置有金属箔的放电灯。

背景技术

以往，在印刷业领域及电子工业领域中，作为用于油墨及涂料的干燥、树脂的硬化处理的光化学反应用装置的紫外线光源，或者作为用于对半导体基板及液晶显示器用的液晶基板进行曝光的曝光装置的紫外线光源，使用放电灯。

作为该结构，公知有如日本特开2006-134710号公报(专利文献1)所公开的在封止部内的玻璃杆上具备金属箔的结构。

图5表示该结构。

图中，在放电灯1的发光管2的两端部形成有被收缩密封的封止部3，在该发光管2内配置有一对电极4。

该电极4的后端部4a被切削加工成上下部为平坦面形状，大致成棱柱状。

在上述封止部3中埋设有石英玻璃制的扁平状的玻璃杆5，并在其上下表面配置有一对金属箔6、6，以便夹持该玻璃杆5。

另外，在封止部3中配置有玻璃制的保持用筒体7，在该保持用筒体7中插通电极4，由此支撑该电极4。

此外，在金属箔6、6的后端上连接外部导线8。

然后，为了良好地放射紫外线，在发光管2内，封入水银、铁、铊等金属。

然而近年来，从节能的观点来看，当处理被处理物时照射预定光量的光线，除此之外的时候，具体地说，在搬送被处理物期间，通常会进行降低电功率从而降低光输出，进行节能对策。

即，大多数采用通过切换恒定点灯模式与待机点灯模式来进行点灯的方式(所谓全开/待机(full standby)点灯方式)。

在该种放电灯，特别是全开/待机点灯的放电灯中，由于会对封止部重复施加热应力的增减，且在玻璃杆的表面使用金属箔的封止部的结构较为复杂，因此存在金属箔从玻璃杆剥离而产生箔突起，或者玻璃杆产生裂痕而破损，从而造成封止部的密闭密封结构损坏的问题。

针对该玻璃杆的破损进行说明，图6(A)表示在封止部3的X-X截面上的玻璃杆5与金属箔6。如图6(B)所示，因封止部3的温度变动，金属箔6在厚度方向上反复膨胀(A)及收缩(B)。由于金属箔6与玻璃杆5为熔敷状态，因此在该收缩时，拉伸应力F会作用于玻璃杆5。由于该拉伸应力F作用在玻璃杆5的两面，因此拉伸应力作用在该玻璃杆5的厚度方向上，玻璃杆5在厚度方向上被拉扯而产生裂痕K导致破损。

如图7所示，在玻璃杆5的角部5a处发生应力集中，从该角部5a向轴方向产生该裂痕K。然后，该轴方向的裂痕K因为全开/待机点灯的重复进行而逐渐变大，最后导致封止部的气密密封结构破损而密封部破损。

这种现象并不限于专利丈献l所公开的长弧型放电灯的封止部结构，即使是在圆8所示的短弧型放电灯中也同样会发生。

如图8(A)、(B)所示，短弧型放电灯11具有发光管12与封止管13，发光管12内的电极14与被埋设在封止管13内的玻璃杆15的表面所配置的金属箔16电连接。更详细地说，设置在电极14的电极轴14a上的集电板17被配置在玻璃杆15的端面上，该集电板17与金属箔16连接。

此时，也因与上述图6中说明的相同的原理，剥离玻璃杆15的半径方向的拉伸力发生作用，从而产生裂痕K。

但是，近年来，对灯管的高输出化的要求提升，若为了响应该要求而谋求灯管的高输入，则为了负荷大电流而必须加厚金属箔，该金属箔的厚度的增加造成上述热变化所引起的收缩量变大，玻璃杆的裂痕频繁发生。

现有技术丈献

专利文献

专利丈献1：日本特开2006-134710号公报

发明内容

本发明要解决的课题是提供一种放电灯，具有在封止部使用玻璃杆的箔结构的封止部，特别是即使因为全开/待机点灯等，对封止部重复施加热应力的增减，玻璃杆也不会产生裂痕而破损，进而，金属箔与玻璃杆总是密接而不会产生箔突起。

为了解决上述课题，本发明的放电灯的特征在于，在发光管两端的封止部内的玻璃杆的表面具备金属箔，构成上述玻璃杆的玻璃部件的热膨胀系数比构成上述封止部的玻璃部件的热膨胀系数小。

另外，其特征在于，上述封止部由熔融石英玻璃构成，上述玻璃杆由合成石英玻璃构成。

另外，特征在于，构成上述玻璃杆的玻璃部件的OH基含有量比构成上述封止部的玻璃部件的OH基含有量多。

根据本发明的放电灯，即使因为全开/待机点灯等，灯管的封止部负荷重复的热应力变动，在热收缩时基于封止部而将压缩应力作用于玻璃杆，将金属箔所引起的拉伸应力作用于玻璃杆，也不会产生裂痕而破损。

另外，金属箔与玻璃杆的密接性较高，也不会存在箔剥离而造成箔突起的情况。

附图说明

图1是本发明的放电灯的封止部的剖视图。

图2是其它实施方式的封止部的剖视图。

图3是本发明的具体实施例。

图4是表示本发明的效果的评估表。

图5是放电灯的整体剖视图。

图6是现有例的封止部中的玻璃杆与金属箔的作用的说明图。

图7是表示现有例的封止部的不良情况的部分剖视图。

图8是表示其它现有例的封止部的不良情况的部分剖视图。

具体实施方式

图1表示如图5所示的长弧型放电灯的封止部3的剖视图，在此例中，玻璃杆5为扁平的四边形截面，在其上下表面配置有金属箔6、6，封止部3通过收缩密封(shrink seal)来进行封止。

而且，构成上述玻璃杆5的玻璃部件的热膨胀系数(Ka)比构成该封止部3的玻璃部件的热膨胀系数(Kb)小(Ka<Kb)。

在图3的表1中表示用于该情况的具体例，在实施例1中，玻璃杆5由合成石英玻璃构成，封止部(发光管)3由熔融石英玻璃构成。

合成石英玻璃与熔融石英玻璃因制法的不同从而玻璃的结晶结构不同，因此其热性质及物理性质也不同。具体来说，由于合成石英玻璃的结晶结构与熔融石英玻璃的结晶结构相比，更接近完全的非晶体结构，因此合成石英玻璃的热膨胀系数比熔融石英玻璃的热膨胀系数低，另外，合成石英玻璃的粘性比熔融石英玻璃的粘性低。

然后，作为一例，各自的热膨胀系数(1/K)如图3<表1>所记载的那样，由合成石英玻璃构成的玻璃杆5为4.7×10^-7，由熔融石英玻璃构成的封止部3为5.9×10^-7，玻璃杆5的热膨胀系数(Ka)比封止部3侧的热膨胀系数(Kb)小。

作为使封止部3与玻璃杆5的热膨胀系数变化的方式，除了如上述实施例1那样改变材料本身之外，也可通过改变玻璃部件中的OH基含有量来实现。该OH基含有量能够易于通过改变电炉熔融法、氢氧火焰熔融法、气相合成法等玻璃制法，及玻璃制造后的热处理(例如在真空中加热，进行脱水处理等)来控制。

实施例2及实施例3为该示例，封止部3与玻璃杆5均由熔融石英玻璃构成，分别如表3那样改变其OH基含有量，其结果是，各自的热膨胀系数彼此不同。

即，在实施例2中，玻璃杆5的OH基含有量为150ppm，封止部3的OH基含有量为不足1ppm，各自的热膨胀系数为5.3×10^-7与5.9×10^-7。

另外，在实施例3中，玻璃杆5的OH基含有量为50ppm，封止部3的OH基含有量为10ppm，各自的热膨胀系数为5.5×10^-7与5.7×10^-7。

即，将玻璃杆5侧的OH基含有量设为比封止部3侧的OH基含有量多，将玻璃杆5侧的热膨胀系数(Ka)设为比封止部3侧的热膨胀系数(Kb)小。

此外，使用雷射热膨胀计检测热膨胀系数，检测从室温到1000度为止的平均热膨胀系数来进行调查。

如此，由于使玻璃杆5与封止部3的热膨胀系数变化，如图1所示，当封止部3产生热变化时，特别是，如从全开点灯转移成待机点灯、从点灯转移成熄灯时那样，当封止部3从加热状态被冷却时，封止部3的收缩量会变得比玻璃杆5的收缩量大。

然而此时，金属箔6与玻璃杆5的收缩量彼此不同，其结果是，拉伸力作用于玻璃杆5的情况如依据图6所述的那样，但是，如上所述，由于封止部3的收缩量比玻璃杆5的收缩量大，因此作为压缩力M从其周围作用于该玻璃杆5。

由此，以抵消上述拉伸力的方式进行作用，能够防止因玻璃杆5拉扯而产生裂痕的情况。

另外，同时，也可防止金属箔6从玻璃杆5的表面突起的箔突起。

此外，当封止部3被加热而膨胀时，由于金属箔6的热膨胀量比玻璃杆5的热膨胀量大，因此拉伸力不会作用于该玻璃杆5，从而不会产生上述裂痕。

将这些实施例1～3与以相同材料来构成封止部与玻璃杆的现有例，以金属箔的厚度从20μm～50μm为止变化的方式分别各制作5个，从而进行实验。

<灯管规格>

灯管形态：如图5所示的长弧型放电灯

发光管：内径22mm，外径26mm

电极间距离：500mm

电极材料：钍钨(thoriated tungsten)

玻璃杆：宽度6mm，长度16mm，厚度17mm

Mo箔(两张箔)：宽度4mm，长度24mm

<点灯条件>

恒定点灯(全开点灯)：9kW

待机点灯(Standby点灯)：4kW

照射时间：30秒，待机时间：30秒，每24小时熄灯1次，再进行点灯。

箔焊接部温度(大致估算温度)：恒定点灯时850℃，待机点灯时600℃

其结果为图4的表2，作为在点灯5000小时后的评估基准，查验有无金属箔断线、玻璃杆是否产生裂痕、是否产生起因于该裂痕的密封部的破损(气密封止破损)。其具体的评估基准为按同图的箔断线与密封部破损的基准。

关于金属箔的断线，作为当然的结论，随着箔的厚度增加而不会产生断线，虽然在25～30μm可观察到金属箔的变色，但是并未产生断线。若厚度达到30μm以上，则变色与断线都不会产生。

在密封部的破损评估中，在现有的结构中，若到达30μm，则在玻璃杆中可观察到裂痕的产生，在40μm以上则气密封止会破损，与此相对，在实施例1中，到45μm为止完全没有裂痕的产生，在50μm虽然会产生裂痕，但是并未造成气密封止的破损。

另外，关于实施例2及实施例3，与现有的结构相比也同样有所改善，其效果已得到证实。

此外，在上述说明中，已记载了关于如图5所示的长弧型放电灯的封止部，但是，即使图8所示的短弧型放电灯的封止部也是一样，图2表示其剖视图。

在该实施方式中，在封止部13内配置有圆柱形的玻璃杆15，在其外周面配置有金属箔16，这些封止部13与玻璃杆15的热膨胀系数的关系与上述图1的一样。

此时，当封止部13因温度下降而收缩时，包含金属箔16从其周围来对圆柱形的玻璃杆15进行压缩，防止该玻璃杆15的裂痕。

另外，在图2中，所示金属箔为两张，但是，也可以为3张以上。

如上所述，一种放电灯，在封止部内具有玻璃杆，并在该玻璃杆的表面配置有金属箔，在该放电灯中，通过将构成上述玻璃杆的玻璃部件的热膨胀系数设为比构成该封止部的玻璃部件的热膨胀系数小，从而在封止部温度下降时，封止部的收缩量会变得大于玻璃杆的收缩量，由于以从周围压缩该玻璃杆的方式进行作用，因此玻璃杆不会产生裂痕。

另外，以将金属箔推向玻璃杆的方式进行作用，也不会产生箔突起。

Claims (3)

1.一种放电灯，在配置有一对电极的发光管的两端形成封止部，在该封止部内埋设有玻璃杆，并且在该玻璃杆的表面配置有金属箔，该金属箔与上述电极电连接，其特征在于，

构成上述玻璃杆的玻璃部件的热膨胀系数比构成上述封止部的玻璃部件的热膨胀系数小。

2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，

上述封止部由熔融石英玻璃构成，上述玻璃杆由合成石英玻璃构成。

3.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，

构成上述玻璃杆的玻璃部件的OH基含有量比构成上述封止部的玻璃部件的OH基含有量多。