CN215911395U - 低压紫外线灯单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可抑制形成最冷部的位置产生偏差的低压紫外线灯单元。实施方式的低压紫外线灯单元包括：发光管，具有封入有稀有气体以及水银的放电空间；电极，分别设置于所述发光管的两侧的端部；以及块，与所述发光管接触。所述块具有：第一部分，与所述发光管接触；以及第二部分，在所述发光管延伸的方向上与所述第一部分邻接地设置。所述第一部分的热传导率比所述第二部分的热传导率高。

Description

低压紫外线灯单元

技术领域

本实用新型的实施方式涉及一种低压紫外线灯单元。

背景技术

照射紫外线的灯的一种有低压紫外线灯。例如，用于半导体器件的制造的超纯水的生成、有机材料的表面改性或清洗中，使用了所谓的低压水银灯。

若点亮低压水银灯，则封入至发光管的内部的水银的一部分会因点亮产生的热而蒸气化。若电子与经蒸气化的水银碰撞，则会产生波长为254nm的紫外线。在此情况下，若水银的蒸气压过低，则会导致紫外线的照度不足，若水银的蒸气压过高，则会导致所产生的紫外线被水银吸收而紫外线的照度衰减。

水银的蒸气压受发光管的温度的影响。另外，在发光管的点亮中温度最低的部位(最冷部)，水银凝聚。因此，若对发光管的最冷部的温度进行控制，则可使得水银的蒸气压、进而使得紫外线的照度成为适当的范围。

例如，在发光管的端部安装金属块来形成最冷部，通过对金属块进行冷却可对最冷部的温度进行控制。但是，根据发光管与金属块的接触位置、或将发光管固定于金属块的固定件的紧固情况等，形成最冷部的位置有时在金属块的安装范围内产生偏差。若形成最冷部的位置产生偏差，则最冷部与作为热源的电极或阳光柱之间的距离产生偏差，而有无法获得适当的最冷部的温度、进而无法获得适当的紫外线的照度之虞。

因此，期望可抑制形成最冷部的位置产生偏差的低压紫外线灯单元的开发。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开平7-240172号公报

实用新型内容

[实用新型所要解决的问题]

本实用新型所要解决的问题在于提供一种可抑制形成最冷部的位置产生偏差的低压紫外线灯单元。

[解决问题的技术手段]

实施方式的低压紫外线灯单元包括：发光管，具有封入有稀有气体以及水银的放电空间；电极，分别设置于所述发光管的两侧的端部；以及块，与所述发光管接触，所述块具有：第一部分，与所述发光管接触；以及第二部分，在所述发光管延伸的方向上与所述第一部分邻接地设置，所述第一部分的热传导率比所述第二部分的热传导率高。

[实用新型的效果]

根据本实用新型的实施方式，可提供一种可抑制形成最冷部的位置产生偏差的低压紫外线灯单元。

附图说明

图1是用于例示本实施方式的低压紫外线灯单元的示意图。

图2是图1中的低压紫外线灯单元的A-A线方向的示意剖面放大图。

图3是灯的示意剖面图。

图4是用于例示主电极的示意图。

图5是用于例示块与主电极的位置关系、及部分31(最冷部)与主电极的位置关系的示意图。

图6(a)是块的示意平面图。图6(b)是图6(a)中的块的B-B线方向的示意剖面图。

图7是用于例示金属材料的热传导率的一例的图表。

图8是用于例示部分31的效果的图表。

[符号的说明]

1：低压紫外线灯单元

2：灯

3：块

3a：凹部

4：温度控制部

4a：孔

5：固定部

20：发光管

21：电极

21a：主电极

21a1：灯丝线圈

21a2：导线

21a3：绝缘部

21b：辅助电极

21c：芯柱

21d：外导线

31、32、33：部分

C1、C2、D1、D2：线

L：距离

W：宽度

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行示例。此外，各附图中，对同样的构成元件标注相同的符号，并适宜省略详细的说明。

图1是用于例示本实施方式的低压紫外线灯单元1的示意图。

图2是图1中的低压紫外线灯单元1的A-A线方向的示意剖面放大图。

图3是灯2的示意剖面图。

如图1及图2所示，低压紫外线灯单元1例如具有：灯2、块3、温度控制部4及固定部5。

如图3所示，灯2例如具有发光管20及电极21。

发光管20例如可设为呈大致U字状的圆筒管。发光管20可由透过紫外线的材料形成。发光管20例如可由石英玻璃形成。发光管20的大小可根据灯2的用途等适宜变更。例如，发光管20的外径(管径)可设为30mm左右，内径可设为28mm左右，发光长度(从发光管20的其中一个端部至另一个端部的距离)可设为500mm左右。

发光管20的内部空间成为放电空间。放电空间中可封入气体以及水银。

气体可设为稀有气体。稀有气体例如可设为氩、氪、氙等。在此情况下，气体可设为一种稀有气体，也可设为两种以上的稀有气体的混合气体。放电空间中的25℃的气体的压力(封入压力)例如可设为14Pa～1300Pa左右。即，灯2是低压紫外线灯。此外，放电空间中的25℃的气体的压力(封入压力)可根据气体的标准状态(标准环境温度和压力(StandardAmbient Temperature and Pressure，SATP)：温度25℃、1巴(bar))求出。

若点亮灯2，则在电极21中产生热，因此封入至放电空间的水银的一部分形成为水银蒸气。水银的封入量例如可设为1mg～1000mg左右。

电极21可设置一对。电极21分别设置于发光管20的两侧的端部。

一对电极21分别具有例如主电极21a、辅助电极21b、芯柱(stem)21c、三个外导线21d。

图4是用于例示主电极21a的示意图。

如图4所示，主电极21a例如具有灯丝线圈21a1、两个导线21a2及绝缘部21a3。

灯丝线圈21a1设置于发光管20的内部(放电空间)。灯丝线圈21a1例如可设为将线状构件卷成螺旋状而成。线状构件例如可包含钨、或铼-钨合金等。此外，灯丝线圈21a1可设为将卷绕了线状构件的线圈设为双重卷绕的所谓的双灯丝线圈，也可设为三重卷绕的所谓的三灯丝线圈。

其中一个导线21a2将灯丝线圈21a1的其中一个端部与一个外导线21d进行电连接。另一个导线21a2将灯丝线圈21a1的另一个端部与其他的外导线21d进行电连接。导线21a2例如可设为包含钨、或铼-钨合金等的线状构件。

绝缘部21a3呈筒状，由绝缘性材料形成。绝缘部21a3例如可由石英玻璃等形成。绝缘部21a3插通灯丝线圈21a1的内部。导线21a2插通绝缘部21a3的内部。因此，可抑制插通灯丝线圈21a1的内部的导线21a2与灯丝线圈21a1短路。

辅助电极21b设置于发光管20的内部(放电空间)。辅助电极21b设置于灯丝线圈21a1的与外导线21d侧相反的一侧。辅助电极21b可与主电极21a隔离地设置。在辅助电极21b电连接有未与主电极21a连接的外导线21d。辅助电极21b例如可包含钨、或铼-钨合金等。

在本实施方式的灯2中，在设置于发光管20的其中一个端部侧的辅助电极21b与设置于发光管20的另一个端部侧的主电极21a之间产生放电。另外，在设置于发光管20的另一个端部侧的辅助电极21b与设置于发光管20的其中一个端部侧的主电极21a之间产生放电。在此情况下，在灯2中，在辅助电极21b与主电极21a之间交替地产生放电。例如，在某一时间点，在设置于发光管20的其中一个端部侧的辅助电极21b与设置于发光管20的另一个端部侧的主电极21a之间产生放电，在其他时间点，在设置于发光管20的另一个端部侧的辅助电极21b与设置于发光管20的其中一个端部侧的主电极21a之间产生放电。

当通过此种放电而产生的电子与水银原子碰撞时，水银原子受到电子的能量，而产生波峰波长为254nm左右的紫外线。所产生的紫外线照射至发光管20的外部。

芯柱21c分别设置于发光管20的两侧的端部。芯柱21c设置于发光管20的内部(放电空间)，其中一个端部焊接于发光管20。在芯柱21c的内部，密封有三个外导线21d。芯柱21c保持主电极21a及辅助电极21b，并且密封发光管20的内部(放电空间)，以使其成为气密。芯柱21c例如可包含石英玻璃。

外导线21d的与主电极21a侧相反的一侧的端部、及与辅助电极21b侧相反的一侧的端部露出至发光管20的外部。在外导线21d的露出至发光管20的外部的端部，例如电连接有设置于灯2的外部的电源等。另外，在外导线21d的露出至发光管20的外部的端部，也可还设置端子、连接器、灯座等。外导线21d例如可设为包含钨、或铼-钨合金等的线状构件。

如图1所示，块3设置于发光管20的端部附近。如图2所示，块3具有在其中一个面上开口的凹部3a。在凹部3a的内部设置发光管20的端部附近。块3与发光管20接触。例如，发光管20的外表面的一部分与凹部3a的侧面及底面接触。块3保持灯2(发光管20的端部)，并且将在灯2中产生的热传递至温度控制部4。

此外，与块3的结构相关的详细情况将在后面叙述。

温度控制部4设置于块3的与设置灯2的一侧相反的一侧。温度控制部4对块3的温度、进而对后述的成为最冷部的部分31(相当于第一部分的一例)的温度进行控制。温度控制部4可由金属等热传导率高的材料形成。温度控制部4例如可由不锈钢、铝合金、铜合金等形成。

另外，如图2所示，在温度控制部4的内部可设置用于供制冷剂流动的孔4a。若使制冷剂在温度控制部4的内部流动，则容易对块3的温度、进而容易对后述的部分31(最冷部)的温度进行控制。例如，通过对制冷剂的流量、流速、温度等进行控制，可对块3的温度、进而对后述的部分31(最冷部)的温度进行控制。制冷剂的种类无特别限定。例如，制冷剂可设为水等。

此外，例示了分别设置块3与温度控制部4的情况，但也可一体地设置块3与温度控制部4。

固定部5与块3协同保持灯2(发光管20的端部)。例如，可将灯2(发光管20的端部)夹在固定部5与块3之间。固定部5例如可设为金属带等。固定部5例如可使用螺钉等紧固构件而固定于块3。

此处，一般而言，在低压紫外线灯设置有最冷部。最冷部为灯2的点亮中温度最低的发光管20的部分。若设置了最冷部，则可将水银的蒸气的一部分冷凝而形成水银。

在低压紫外线灯单元1设置有块3，因此在发光管20的、设置于块3的部分形成最冷部。

此处，若水银的蒸气压过低，则会导致紫外线照度不足，若水银的蒸气压过高，则会导致所产生的紫外线被水银吸收而紫外线照度衰减。如上所述，可通过温度控制部4来对块3的温度、进而对最冷部的温度进行控制。若可对最冷部的温度进行控制，则可使得水银的蒸气压、进而使得紫外线的照度成为适当的范围。

图5是用于例示块3与主电极21a(灯丝线圈21a1)的位置关系、及后述的部分31(最冷部)与主电极21a(灯丝线圈21a1)的位置关系的示意图。

如图5所示，从与发光管20延伸的方向正交的方向观察，块3的灯丝线圈21a1侧的边例如可和灯丝线圈21a1的与发光管20的端部侧相反的一侧的端面重叠。

如上所述，可设为通过温度控制部4来对块3的温度、进而对最冷部的温度进行控制。

因此，若在灯丝线圈21a1的附近设置有能够进行温度控制的块3，则可在灯丝线圈21a1的附近，通过块3(温度控制部4)进行的温度控制，将水银蒸气冷凝。

另外，若在灯丝线圈21a1的附近存在经冷凝的水银，则在灯丝线圈21a1中产生的热容易传递至水银。因此，在灯丝线圈21a1的附近，通过块3(温度控制部4)进行的温度控制，容易将水银再次形成为水银蒸气。

此处，根据发光管20与块3的接触位置、或将发光管20固定于块3的固定部5的紧固情况等，最冷部的位置有时在块3的安装范围内产生偏差。当最冷部的位置产生偏差时，最冷部与作为热源的灯丝线圈21a1之间的距离产生偏差，而有无法获得适当的最冷部的温度、进而无法获得适当的紫外线的照度之虞。

因此，在本实施方式的低压紫外线灯单元1，设置有具有用于形成最冷部的部分31的块3。

接着，进一步对块3的结构进行说明。

图6(a)是块3的示意平面图。

图6(b)是图6(a)中的块3的B-B线方向的示意剖面图。

如图6(a)所示，块3例如具有部分31、部分32(相当于第二部分的一例)及部分33(相当于第二部分的一例)。

部分31、部分32及部分33在发光管20延伸的方向上排列地设置。例如，部分32及部分33在发光管20延伸的方向上与部分31邻接地设置。部分31、部分32及部分33例如可通过熔接等一体地形成，也可使用粘接剂或螺钉等接合材料进行接合。另外，也可将部分31、部分32及部分33分别接合于温度控制部4。

从发光管20延伸的方向观察的部分31、部分32及部分33的形状与尺寸可设为相同。例如，在部分31、部分32及部分33分别设置有在其中一个表面上开口的凹部3a。发光管20的端部附近与凹部3a的内壁接触。

如上所述，块3将在灯2中产生的热传递至温度控制部4。因此，部分31、部分32及部分33由金属等热传导率高的材料形成。另外，至少部分31与发光管20接触。

此处，例如，若由相同的材料形成部分31、部分32及部分33，则如上所述，根据发光管20与块3的接触位置等，最冷部的位置有时在块3的安装范围内产生偏差。

因此，部分31的热传导率比部分32及部分33的热传导率高。

图7是用于例示金属材料的热传导率的一例的图表。

例如，如图7所示，铜的热传导率比铝的热传导率高。铝的热传导率比不锈钢的热传导率高。

例如，可由铝、铝合金、铜、铜合金等形成部分31，由不锈钢等形成部分32及部分33。

若部分31的热传导率比部分32及部分33的热传导率高，则发光管20的与部分31接触的部分成为最冷部。因此，若设为具有部分31的块3，则可抑制形成最冷部的位置产生偏差。其结果，可将最冷部与作为热源的灯丝线圈21a1之间的距离设为大致一定，因此容易获得适当的最冷部的温度、进而容易获得适当的紫外线的照度。

图8是用于例示部分31的效果的图表。

此外，图8中的线C1及线C2为设置有部分31的情况。图8中的线D1及线D2为在未设置有部分31的情况下例如由铝一体地形成的块。

如根据线D1及线D2可知，若未设置有部分31，则紫外线的照度最高的位置产生偏差。这意味着最冷部的位置产生偏差。

与此相对，如根据线C1及线C2可知，若设置有部分31，则紫外线的照度最高的位置大致一定。这意味着最冷部的位置大致一定。

此外，图8是在以下的条件下测定。

发光管20呈大致U字状，将外径设为30mm，将发光长度设为500mm，将材料设为合成石英玻璃。另外，灯电压设为120V，灯电流设为4.5A，灯功率设为500W。在放电空间中封入氙等稀有气体以及水银，封入压力设为30Pa。

块3的宽度(mm)设为50mm。部分31的材料设为铝，部分32及部分33的材料设为不锈钢。如上所述，在线D1及线D2的情况下，设为由铝一体地形成的块。

从与发光管20延伸的方向正交的方向观察，块3的灯丝线圈21a1侧的边和灯丝线圈21a1的与发光管20的端部侧相反的一侧的端面重叠。

在温度控制部4的孔4a中流动20℃的水。

部分31与块3的灯丝线圈21a1侧的边之间的距离L(参照图5)设为30mm。部分31的宽度W(参照图5)设为10mm。此外，部分31的宽度W为发光管20延伸的方向上的部分31的长度(厚度)。

以上，例示了设置有部分31、部分32及部分33的情况，但也可设置部分32及部分33的任一者。

此处，若成为最冷部的部分31与成为发热部的主电极21a(灯丝线圈21a1)之间的距离过小，则水银蒸气难以冷凝。若成为最冷部的部分31与成为发热部的主电极21a(灯丝线圈21a1)之间的距离过大，则难以将水银再次形成为水银蒸气。

根据本实用新型创作人获得的见解，从与发光管20延伸的方向正交的方向观察，在使块3的灯丝线圈21a1侧的边和灯丝线圈21a1的与发光管20的端部侧相反的一侧的端面重叠的情况下，部分31与块3的灯丝线圈21a1侧的边之间的距离L优选为设为10mm≦L(mm)≦40mm。即，优选为在放电空间侧形成最冷部时，距作为热源的电极21的距离为10mm以上、且为了形成最冷部而安装的块3不成为遮光物的40mm以下。若如此，则可有效地进行水银蒸气的冷凝以及水银的蒸气化。

此处，若使成为最冷部的部分31的宽度W过大，则水银蒸气的冷凝量变得过多而水银的蒸气压变低，从而所产生的紫外线的照度的偏差变大。若使成为最冷部的部分31的宽度W过小，则水银的蒸发量变得过多而水银的蒸气压变高，从而所产生的紫外线容易被水银吸收。

根据本实用新型创作人获得的见解，若部分31的宽度W成为“10mm≦W(mm)≦30mm”，则可抑制紫外线的照度的偏差。另外，若成为“10mm≦W(mm)≦20mm”，则可进一步抑制紫外线的照度的偏差。

以上，例示了本实用新型的若干实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示，并不意图限定实用新型的范围。这些新颖的实施方式能够通过其他各种方式实施，可在不脱离实用新型的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式或其变形例包含在实用新型的范围或主旨中，并且包含在权利要求中所记载的实用新型及其均等的范围中。另外，所述各实施方式可相互组合来实施。

Claims (2)

1.一种低压紫外线灯单元，其特征在于，包括：

发光管，具有封入有稀有气体以及水银的放电空间；

电极，分别设置于所述发光管的两侧的端部；以及

块，与所述发光管接触，

所述块具有：

第一部分，与所述发光管接触；以及

第二部分，在所述发光管延伸的方向上与所述第一部分邻接地设置，

所述第一部分的热传导率比所述第二部分的热传导率高。

2.根据权利要求1所述的低压紫外线灯单元，其特征在于，所述第一部分及所述第二部分具有在其中一个面上开口的凹部，

所述发光管的端部附近与所述凹部的内壁接触。

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