CN1725432B - 紫外光照射装置 - Google Patents

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Abstract

一种紫外光照射装置，将适合紫外线固化的300～400nm的紫外光，高效地会聚在直径φ5mm以下的微小光纤的光入射开口部，并且不使用截止小于300nm的有害波长的紫外线的截止滤光器，有效地将300～400nm的紫外光照射在对象物上。本发明提供的紫外光照射装置，其特征在于，具备：高压水银灯其一对钨电极对置在由石英玻璃所形成的放电容器内，并在该放电容器内封入0.08～0.13mg/mm3的水银、稀有气体及2×10-4～7×10-3μmol/mm3的卤素，电极间距离为0.5～1.5mm，高效率地照射300～400nm的紫外光；聚光构件，会聚来自该高压水银灯的光，通过该聚光构件，将300～400nm的紫外光会聚在直径为φ5mm以下的区域，照射在被照射物上。

Description

紫外光照射装置
技术领域
本发明涉及一种紫外光照射装置，会聚由短弧型的高压水银灯放射的紫外光，照射在被处理物上。
背景技术
例如由专利文献1所记载，将由光照射装置放射的光，照射作为被处理物的粘接剂、涂料、墨水、保护层等，进行固化或干燥。而且，光照射处理为光盘用的拾取头透镜的粘接或将电子部件粘接在基板上等情况，需要在微小区域照射光；这种情况，具体地，是将光导纤维安装在光照射装置的光出射部，使光源灯的光会聚在直径为φ5mm以下(小于等于)的微小的光导光纤的光入射开口部，照射在作为照射对象的微小区域上。
以往，作为该用途的光源灯使用如专利文献1中所记载的高压水银灯，或是使用如专利文献2中所记载的汞氙灯。这些灯主要被开发和多用作利用365nm为主体的水银的发射谱线的短弧放电灯。
但是，例如对于通过固化夹在2片树脂材料之间的紫外线固化粘接剂使其贴合之类的用途，由于这些放电灯放射的波长小于300nm的紫外线，有时树脂从树脂材料的表面开始发生紫外线劣化。此外，在液晶用玻璃基板的贴合工序中，有时存在将紫外光照射在微小的面积上暂时固定玻璃基板的工序。这时，该玻璃材料为透明的硼硅酸玻璃，吸收小于300nm的远紫外光，使温度上升而变形。因此，在这些用途中，一并使用截止波长小于300nm的紫外线的截止滤光器，使得波长小于300nm的紫外线不会照射在被照射物上。
[专利文献1]  日本特开平01-250907号公报
[专利文献2]  日本特公平06-92442号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种紫外光照射装置，将适于紫外线固化的300～400nm的紫外光有效地会聚在直径为φ5mm以下的光纤的微小的光入射开口部，且不必使用用于截止小于300nm的有害波长的紫外线的截止滤光器，就可以有效地将300～400nm的紫外光照射在进行紫外线固化的被照射物上。
为了解决上述课题，本发明第1方案的紫外光照射装置，其特征在于，具备：高压水银灯，其一对钨电极对置在由石英玻璃所形成的放电容器内，并在该放电容器内，封入0.08～0.13mg/mm3的水银、稀有气体及2×10-4～7×10-3μmol/mm3的卤素，电极间距离为0.5～1.5mm，高效地照射300～400nm的紫外光；聚光构件，其会聚来自该高压水银灯的光，通过该聚光构件，将300～400nm的紫外光会聚在直径为φ5mm以下的区域，照射在被照射物上。
作为对微小的面积照射紫外光的放电灯，如前所述，主要一直使用利用365nm为主体的水银的发射谱线的短弧型放电灯。这些放电灯的水银封入密度约为几十mg/cm3，已知若提高水银密度，则放射光谱的发射谱线降低，其周围的连续成分随着水银密度上升变高。
另一方面，对于会聚放电灯放射的光加以利用的情况，希望光源本身的尺寸小。但是，在使水银密度为一定的状态下，若单纯地以缩短电极间的距离小型化光源，则已知由于无法取得灯电压，由电输入向光转换的效率降低。
通常，在光纤光学系统中，需要以大约45°以内的角度使光会聚在直径为φ5mm以下的开口。
本发明的发明人，研究有效地发出波长为300～400nm的紫外光的放电灯，并深入地探讨最合适的放电灯和聚光光学系统，用以将该发光有效地会聚在直径为φ5mm以下的光纤的光入射开口部，完成本发明。
本发明的效果如下：
通过如下形成紫外光照射装置，即，该紫外光照射装置具备高压水银灯，其一对钨电极对置在由石英玻璃所形成的放电容器内，并在该放电容器内封入0.08～0.13mg/mm3的水银、稀有气体及2×10-4～7×10-3μmol/mm3的卤素，电极间距离为0.5～1.5mm，高效率地照射300～400nm的紫外光；并通过聚光构件将300～400nm的紫外光会聚在直径为φ5mm以下的区域加以利用，能使300～400nm的紫外光的聚光效率高。
卤素的封入量为2×10-4～7×10-3μmol/mm3，由于卤素的作用而抑制放电容器的黑化、白浊，能维持光透过率。
附图说明
图1是本发明的紫外线照射装置的构成图。
图2是应用在本发明的装置中的高压水银灯的概略图。
图3表示使水银封入量变化时的高压水银灯的光的发生效率。
图4表示300～400nm的输出对直径φ5mm的照射区域的聚光效率。
符号说明
1：高压水银灯；2：椭圆反射镜；3：平面反射镜
10：放电容器；11：密封部；15：电极
16：电极；17：金属箔；20：灯体
22：光波导；22A：入射端部；30：灯头
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图1表示本发明的典型实施方式的紫外线照射装置100。紫外线照射装置100在灯体20内，由高压水银灯1、会聚来自该放电灯的放射光的椭圆反射镜2和反射来自该椭圆反射镜2的会聚光将其导向光波导22的平面反射镜3构成。椭圆反射镜由玻璃制成，在其反射面施以多层蒸镀膜。多层蒸镀膜的特性是反射紫外线，透过可见光区域至红外光区域的光。作为光源的高压水银灯1，概略地表示于图2中，是由石英玻璃构成，由中央的放电容器10和连接其两端的细长的密封部11构成。在密封部11的两端具备灯头30。一对电极15、16隔开约1.0mm的间隔配置在放电容器10中。电极15、16的后端埋设在密封部中焊接在金属箔17上。金属箔17的另一端连接了外部导线(未图示)。在图2中，放电容器10的部分以剖面图表示。光波导22的入射端部22A的直径φ为5mm。
在放电容器内，封入水银作为发光物质，此外，封入氩、氙等稀有气体作为点灯启动气体。
水银的封入量是0.08～0.13mg/mm3，卤素的封入量为2×10-4～7×10-3μmol/mm3，通过该卤素的作用，抑制放电容器的黑化、白浊，维持光透过率。
如果举例说明放电灯的尺寸，最大外径为10.5mm、最大内径为4.5mm、放电容器的内容积为75mm3、额定功率为150W。从灯1出射的光中，紫外线被椭圆反射镜2反射，再以平面反射镜3反射，会聚在光波导22的入射端部22A上。光波导22例如集束石英光纤而成。
接着，比较现有的紫外线照射装置的高压水银灯和本发明的紫外线照射装置的高压水银灯的各波长区域，即200～300nm、300～400nm、400～500nm的范围的光的发生效率表示在图3中。所谓的发生效率是光输出值除以电输入值得到的值，以百分比(％)表示的值。现有的灯是水银量为0.03mg/mm3的高压水银灯。由该图3可知，现有的高压水银灯，会经常放射200～300nm的短波长紫外光。与此相对可知，应用在本发明的装置中的高压水银灯，一方面维持300～400nm的波长区域的放射强度；另一方面，与现有的高压水银灯相比，200～300nm的UV光的放射量大幅度地减少。
接着，图4表示变化电极间距离时，本发明的高压水银灯和以往使用的水银量为0.03mg/mm3的高压水银灯的300～400nm的输出光会聚在直径φ5mm的照射区域的聚光效率。
电极间距离0.5mm的数据成为下限值，这是由于电极间距离若不到0.5mm，则不能再现性优良地进行高压水银灯的制作，在制造方面有障碍。
由图4可知，电极间距离若小于1.8mm，则与现有的高压水银灯相比，聚光效率变大。特别是电极间距离若小于1.5mm，300～400nm的光的聚光效率超过6％，显著改善聚光效率。
实际地，对直径φ5mm大小的照射区域照射紫外光，进行树脂材料的固化。作为现有的紫外线照射装置使用水银封入量0.03mg/mm3，不含卤素，电极间距离为2mm且输出功率为250W的高压水银灯。作为本发明的紫外线照射装置是水银量0.13mg/mm3，卤素量5×10-3μmol/mm3，电极间距离为1mm且输出功率为150W的高压水银灯。
与现有的紫外线照射装置相比，如前所述，高效放射对紫外线固化有效的波长为300～400nm的光，不必使用截止小于300nm的有害波长的紫外线的截止滤光器，并且由于对直径φ5mm的照射区域高效地会聚，所以与输出功率小无关，毫不逊色于现有的装置，实现瞬间固化。即，与现有的紫外线照射装置相比，成为节省能源的照射装置。

Claims (1)

1.一种紫外光照射装置，其特征在于具备：
高压水银灯，其一对钨电极对置在由石英玻璃形成的放电容器内，并在该放电容器内封入0.08～0.13mg/mm3的水银、稀有气体及2×10-4～7×10-3μmol/mm3的卤素，电极间距离为0.5～1.5mm，高效地照射300～400nm的紫外光；和
聚光构件，其会聚来自该高压水银灯的光；
不具备截止小于300nm的有害波长的紫外线的截止滤光器，通过该聚光构件，将300～400nm的紫外光会聚在直径φ小于等于5mm的区域而照射在被照射物上。
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