CN112447493A

CN112447493A - 放电灯及紫外线照射装置

Info

Publication number: CN112447493A
Application number: CN202010098991.7A
Authority: CN
Inventors: 山田一辉; 堀内正和; 峯山智行
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2021-03-05
Also published as: JP2021039855A

Abstract

本发明提供一种能够抑制机械强度的下降的放电灯及紫外线照射装置。本发明的放电灯具备发光管、密封部、金属箔、内部引线及缓冲材料。发光管在其内部设置有电极。密封部配置在发光管的两端并且密封电极的端部。金属箔埋设在密封部，金属箔的一端部与电极连接。内部引线的一端部与金属箔的另一端部连接，其另一端部从密封部引出。缓冲材料包围内部引线中的埋设于密封部的第一部分的周围。

Description

放电灯及紫外线照射装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种放电灯及紫外线照射装置。

背景技术

例如，在半导体的曝光工序、UV(ultraviolet/紫外线固化型)油墨或UV涂料的干燥工序、树脂的固化工序等中，为了利用紫外线发生光化学反应，使用放电灯作为发出紫外线的光源。

专利文献1：日本特开平4-106860号公报

然而，放电灯会随着点亮而发热。放电灯由热膨胀系数不同的多个部件构成，因而随着反复进行点灯和熄灯，机械强度会下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种能够抑制机械强度的下降的放电灯及紫外线照射装置。

实施方式的放电灯具备发光管、密封部、金属箔、内部引线及缓冲材料。发光管在其内部设置有电极。密封部配置在发光管的两端并且密封电极的端部。金属箔埋设在密封部，金属箔的一端部与电极连接。内部引线的一端部与金属箔的另一端部连接，其另一端部从密封部引出。缓冲材料包围内部引线中的埋设于密封部的第一部分的周围。

实施方式的紫外线照射装置具备：上述放电灯；及冷却机构，冷却所述放电灯。

根据本发明，能够抑制机械强度的下降。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的放电灯的示意图。

图2是表示实施方式所涉及的放电灯中的密封部附近的图。

图3是表示实施方式所涉及的放电灯中的设置于密封部附近的缓冲材料的剖视图。

图4是表示缓冲材料与不合格率之间的关系的图。

图中：1-紫外线照射装置，5-放电灯，6-发光管，6a-放点空间，7-电极，11-密封部，12-保温膜，13-灯头部件，14-外部引线，15-保持管，16-内部引线，16a-第一部分，20-缓冲材料。

具体实施方式

以下说明的实施方式所涉及的放电灯5具备发光管6、密封部11、金属箔10、内部引线16及缓冲材料20。发光管6在其内部设置有电极7。密封部11配置在发光管6的两端并且密封电极7的端部。金属箔10埋设在密封部11，其一端部与电极7连接。内部引线16的一端部与金属箔10的另一端部连接，内部引线16的另一端部则从密封部11引出。缓冲材料20包围内部引线16中的埋设在密封部11的第一部分16a的周围。

并且，以下说明的实施方式所涉及的内部引线16的、沿长度方向延伸的第一部分16a的长度L1(mm)及缓冲材料20的长度L2(mm)具有L1≥L2的关系。

并且，以下说明的实施方式所涉及的L1(mm)及长度L2(mm)具有0.125≤(L2/L1)≤1的关系。

并且，以下说明的实施方式所涉及的缓冲材料20的厚度d(μm)具有10≤d≤50的关系。

并且，以下说明的实施方式所涉及的缓冲材料20为金属箔。

并且，以下说明的实施方式所涉及的紫外线照射装置1具备放电灯5及冷却放电灯5的冷却机构3。

以下，参照附图对实施方式所涉及的放电灯进行说明。另外，以下实施方式仅为一例，其并不用于限定本发明。并且，在各附图中，对相同的结构标注相同的符号并适当省略重复说明。

(实施方式)

图1是表示实施方式所涉及的放电灯的示意图。如图1所示，实施方式的放电灯5例如安装于紫外线照射装置1所具备的安装部(未图示)，并且用于向被照射体照射紫外线。安装部具有用于保持放电灯5的一对保持部件4，一对保持部件4保持放电灯5所具有的后述的一对灯头部件13。并且，紫外线照射装置1具有冷却机构3，其对安装于安装部的放电灯5进行冷却。冷却机构3例如包含使空气或其他气体流通的通风机构或使冷却水或其他冷却介质流通的配管等。

(放电灯的结构)

实施方式所涉及的放电灯5为长弧型水银灯或长弧型金属卤化物灯等长弧形放电灯，即所谓的高强度气体放电灯(HID：High Intensity Discharge lamp)。如图1所示，放电灯5具备发光管6、电极7、密封部11、保温膜12、灯头部件13及外部引线14。

发光管6由具有透光性的石英玻璃形成为圆筒状，在其内部具有放电空间6a。在放电空间6a的内部例如封入有氩气等惰性气体、蒸气压较高的水银，除此之外还封入有包含铁、锡、碘等的金属卤化物。发光管6例如使用放电空间6a的外径为

左右的石英玻璃。

保温膜12设置在发光管6的两端部的外周面，并且从放电空间6a的两端设置至密封部11的外周面。保温膜12例如由氧化锆(ZrO₂)等形成，其对发光管6的放电空间6a的两端进行保温。

图2是表示实施方式所涉及的放电灯中的密封部附近的图。如图2所示，电极7具有电极轴8及线圈9。电极轴8的一端部侧朝向放电空间6a(参考图1)侧，电极轴8的另一端部通过焊接与金属箔10接合。电极轴8例如使用轴径为

的电极轴8。线圈9缠绕于电极轴8的一端部上。电极轴8及线圈9由以钨或镀钍钨为主要成分的金属材料制成。

并且，如图2所示，电极轴8的另一端部被筒状部件(保持管15)保持。保持管15例如由石英玻璃形成为圆筒状。在保持管15的内周部保持有电极轴8的金属箔10侧的另一端部。

金属箔10由钼形成为矩形。金属箔10例如使用宽度为4.0mm、厚度为26μm的金属箔。并且，在金属箔10的另一端部，接合有内部引线16的一端部(即，第一部分16a)。

内部引线16的第一部分16a与金属箔10的另一端部连接，内部引线16的另一端部16b从密封部11引出。内部引线16例如使用外径为

的钼棒。

如图1及图2所示，在发光管6的两端部形成有包围金属箔10且密封放电空间6a的圆柱状的密封部11。如图2所示，密封部11与保持电极轴8的保持管15融合。在密封部11被密封的状态下，电极轴8以并未与保持管15完全融合的方式被固定。并且，密封部11密封电极轴8的另一端部、金属箔10及内部引线16的第一部分16a。内部引线16的另一端部16b从密封部11引出。并且，在密封部11的外周部设置有灯头部件13。

灯头部件13分别配置成包围形成于发光管6的管轴方向上的两端部的密封部11的外周，并且支承发光管6。灯头部件13例如由陶瓷制成。灯头部件13例如使用外径为

的块滑石。灯头部件13例如通过粘接剂接合在发光管6的密封部11上。

外部引线14配置在发光管6的外部。外部引线14使用由绝缘材料包覆电缆芯线14a而成的所谓的配线(wire harness)。外部引线14的在灯头部件13的内部暴露的电缆芯线14a的一端与从密封部11引出的内部引线16的另一端部16b连接，外部引线14的另一端侧则向灯头部件13的外侧突出。而且，在放电灯5安装于紫外线照射装置1的安装部的情况下，由一对保持部件4保持灯头部件13，外部引线14连接于电源部(未图示)。另外，从电源部供给至放电灯5的电压例如设为1100V，电流设为15A左右(输入功率：15.5kW)。

然而，放电灯5会随着点亮而发热。例如，内部引线16在放电灯5点亮时成为200～400℃左右。如上所述，在密封部11密封有内部引线16的一端部(即，第一部分16a)。若密封部11及内部引线16伴随放电灯5的点亮和熄灭而反复进行膨胀和收缩，则基于热膨胀系数的不同，密封部11上会出现裂纹，会导致放电灯5的破损。

因此，实施方式所涉及的放电灯5具有缓冲材料20。缓冲材料20配置成包围埋设在密封部11的内部引线16的第一部分16a的周围。缓冲材料20对密封部11与内部引线16的第一部分16a之间的膨胀及收缩的差异进行缓冲，从而抑制反复进行点亮和熄灭的放电灯5中的机械强度的下降。

图3是表示实施方式所涉及的放电灯中的设置于密封部附近的缓冲材料的剖视图。图3中(a)是图2的A-A线剖视图，且其为卷绕有缓冲材料20的图。缓冲材料20例如可以使用钼、钨及铌等的金属箔。缓冲材料20可以卷绕于第一部分16a的周围1～2圈左右。并且，缓冲材料20的厚度d例如可以设为10μm以上且50μm以下。若缓冲材料20的厚度d小于10μm，则有时会无法充分抑制机械强度的下降。并且，若缓冲材料20的厚度d大于50μm，则无法忽视伴随点亮及熄灭的膨胀及收缩的影响，有时会无法充分抑制机械强度的下降。另外，图3中(b)是将缓冲材料20卷绕两圈的剖视图，但此时，缓冲材料20的厚度d也与图3中(a)的缓冲材料20的厚度相同。

并且，内部引线16的、沿长度方向延伸的第一部分16a的长度L1(mm)及缓冲材料20的长度L2(mm)具有L1≥L2的关系。如此设置长度L2，则能够将缓冲材料20可靠地密封在密封部11的内部。尤其，若具有0.125≤(L2/L1)≤1的关系，则能够进一步可靠地抑制机械强度的下降。另外，优选将第一部分16a的长度L1(mm)设为4mm以上且30mm以下。若第一部分16a的长度L1(mm)小于4mm，则缓冲材料20的宽度变短，有时会导致无法卷绕缓冲材料20，因而不优选。另一方面，若第一部分16a的长度L1(mm)大于30mm，则会导致灯头部件13的大型化，有时会出现无法用紫外线照射装置1的保持部件4保持放电灯5的情况，因而不优选。因此，第一部分16a的长度L1(mm)优选为4mm以上且30mm以下。

图4是表示缓冲材料与不合格率之间的关系的图。另外，在图4所示的实验例1～11中，分别制作五个放电灯5，并以15.5kW的灯功率每隔0.5小时反复进行10次点亮和熄灭，之后用肉眼确认密封部11是否出现裂纹，并将其比率表示为不合格率。

如图4所示，与没有缓冲材料20的实验例1相比，配置有缓冲材料20的实验例2～11中的不合格率下降。尤其，在缓冲材料20的厚度d(mm)满足10≤d≤50的关系的实验例2～5中，与实验例8、9相比，不合格率进一步下降。

并且，在具有L2/L1＝0.125的关系的实验例7中，与满足0.25≤(L2/L1)的实验例6相比，不合格率增加稍许。

并且，在实验例10中，对第一部分16a卷绕两圈厚度d＝26mm的缓冲材料20，其结果缓冲材料20以超过50mm的厚度包围第一部分16a的周围，但是不合格率却与具有10≤d≤50的关系时相同。由此可知，产生于第一圈的缓冲材料20与第二圈的缓冲材料20之间的微小间隙会对内部引线16的膨胀或密封部11的收缩进行缓冲，从而能够抑制机械强度的下降。

另外，在上述实施方式中，举例说明了放电灯5的形状、材质及点灯条件的代表例，但是并不只限于此，可以根据用途适当改变。

并且，在上述实施方式中，在将保持管15作为必要结构的前提下进行了说明，但是并不只限于此，也可以不具有保持管15。

如上所述，实施方式所涉及的放电灯5具备发光管6、密封部11、金属箔10、内部引线16及缓冲材料20。发光管6在其内部设置有电极7。密封部11配置在发光管6的两端并且密封电极7的端部。金属箔10埋设在密封部11，其一端部与电极7连接。内部引线16的一端部与金属箔10的另一端部连接，内部引线16的另一端部则从密封部11引出。缓冲材料20包围内部引线16中的埋设在密封部11的第一部分16a的周围。由此，能够抑制机械强度的下降。

并且，在实施方式所涉及的放电灯5中，内部引线16的、沿长度方向延伸的第一部分16a的长度L1(mm)及缓冲材料20的长度L2(mm)具有L1≥L2的关系。由此，能够可靠地密封缓冲材料20并且能够抑制机械强度的下降。

并且，实施方式所涉及的L1(mm)及长度L2(mm)具有0.125≤(L2/L1)≤1的关系。由此，能够抑制机械强度的下降。

并且，实施方式所涉及的缓冲材料20的厚度d(μm)具有10≤d≤50的关系。由此，能够抑制机械强度的下降。

并且，实施方式所涉及的缓冲材料20为金属箔。由此，能够准确地包围第一部分16a的周围。

并且，实施方式所涉及的紫外线照射装置1具备放电灯5及冷却放电灯5的冷却机构3。由此，能够抑制放电灯5的过热引起的不良情况。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，实施方式只是举例说明，并没有限定本发明范围的意图。实施方式能够以其它各种方式实施，在不脱离本发明宗旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式或其变形均属于本发明的范围或宗旨内，并且也包含在技术方案中记载的发明及其等同的范围内。

Claims

1.一种放电灯，其特征在于，具备：

发光管，在其内部设置有电极；

密封部，配置在所述发光管的两端并且密封所述电极的端部；

金属箔，埋设在所述密封部，所述金属箔的一端部与所述电极连接；

内部引线，其一端部与所述金属箔的另一端部连接，其另一端部从所述密封部引出；

缓冲材料，包围所述内部引线中的埋设于所述密封部的第一部分的周围。

2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，

所述内部引线的、沿长度方向延伸的所述第一部分的长度L1(mm)及所述缓冲材料的长度L2(mm)具有L1≥L2的关系。

3.根据权利要求2所述的放电灯，其特征在于，

所述长度L1(mm)及所述长度L2(mm)具有0.125≤(L2/L1)≤1的关系。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的放电灯，其特征在于，

所述缓冲材料的厚度d(μm)具有10≤d≤50的关系。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的放电灯，其特征在于，

所述缓冲材料为金属箔。

6.一种紫外线照射装置，其特征在于，具备：

权利要求1至5中的任意一项所述的放电灯；

冷却机构，冷却所述放电灯。