JP2008262846A - Light irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紫外線を照射するための光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation apparatus for irradiating ultraviolet rays.
接着剤などの樹脂の硬化処理やプリント基板の露光処理のような紫外線を用いる装置には、高圧放電ランプを用いた光照射装置がある。このような光照射装置として特許文献1に記載されるものがあった。
図9は、特許文献1に記載される従来の光照射装置91のための説明図であり、高圧放電ランプ92の管軸方向に沿った断面図である。
光照射装置91は、後述する高圧放電ランプ92を具えており、その長手方向に沿った外方にジャケット93を配置したものである。ジャケット93は、小径を有する円筒状の石英ガラス931と大径を有する円筒状の石英ガラス932とからなり、小径の石英ガラス931と大径の石英ガラス932の中心軸が一致するように構成される。ジャケット93は冷却水Lの流路として機能するため、小径の石英ガラス931と大径の石英ガラス932の間に流路が形成されるように小径の石英ガラス931と大径の石英ガラス932との管軸方向の両端を封止される。さらに、ジャケット93に冷却水Lを供給・排出するため、ジャケット93の両端には冷却水Lの供給路・排出路となる管状の接続管が接続される。
ジャケット93の中心軸に延在するように高圧放電ランプ92が配置されるため、高圧放電ランプ92は、その外周に円環状の支持部材94が配置され、小径の石英ガラス931の内周面に支持される。
中心軸に延在するように高圧放電ランプ92を配置したジャケット93は、その管軸方向の両端を塞ぐように一対のキャップ95,96が配置される。一方のキャップ95には、高圧放電ランプ92を冷却するための冷却風Gが通る通気口951が設けられる。また、他方のキャップ96には、高圧放電ランプ92を冷却した冷却風Gを排気する排気口961が設けられる。
An apparatus using ultraviolet rays such as a curing process of a resin such as an adhesive or an exposure process of a printed board includes a light irradiation apparatus using a high-pressure discharge lamp. There existed what was described in
FIG. 9 is an explanatory diagram for the conventional
The
Since the high-
The
従来の光照射装置91に用いられる高圧放電ランプ92を図10に示す。図10は、従来の高圧放電ランプ92の説明図であり、放電管921の管軸方向に沿った断面図である。
管状の石英ガラスからなる放電管921の内部926には、水銀などの発光金属と希ガスが封入される。放電管921の内部926には、一対の電極923が放電管921の中心軸に延在するように配置される。放電管921の管軸方向の両端は、外部リード925が突出する封止部922が形成される。封止部922には金属箔924が埋設され、電極923と外部リード925を電気的に接続される。
A high-
A light emitting metal such as mercury and a rare gas are enclosed in an
従来の高圧放電ランプ91の外部リード925には図示しない電源が接続される。ランプ92点灯時、給電された高圧放電ランプ92は電極923間の放電による発熱によって高温となる。図9に示すように高圧放電ランプ92の外方に配置されたジャケット93の内部の流路に冷却水Lを流すことによって、高温になった高圧放電ランプ92は冷却される。さらに、一方のキャップ95の通気口951から空気を冷却風Gとして送風することにより、ジャケット93の中心軸に延在するように配置された高圧放電ランプ92が冷却風Gによって冷却され、他方のキャップ96の排気口961から冷却風Gが排出される。
A power supply (not shown) is connected to the
しかしながら、冷却風Gを一方のキャップ95の通気口951から他方のキャップ96の排気口961に流すと放電管921の外周面での冷却量が異なってしまう。すなわち、一方のキャップ95の通気口951からは冷却風Gが導入されるので、一方のキャップ95の通気口951の近くにある放電管921の外周面は、冷却量が大きい。これに対し、冷却風Gは高圧放電ランプ92の熱を奪って流れて他方のキャップ96から排気されるので、他方のエンドギャップ96の排気口961近くにある放電管921の外周面は冷却量が小さい。これにより、放電管921の外周面の温度分布が均一でないため、高圧放電ランプ91の一方の端部は過度に冷却され、封入された水銀などの発光金属が未蒸発となって照度低下を招くことがあった。また、高圧放電ランプ91の他方の端部は冷却が不十分になり、過熱によって破損することがあった。
However, if the cooling air G is allowed to flow from the
特許文献2には、特許文献1のように冷却水を用いて、高圧放電ランプを冷却する光照射装置が記載されている。特許文献2は、冷却風Gを用いない点で特許文献1と相違する。特許文献2の光照射装置の問題点を、図7を用いて説明する。
特許文献2の光照射装置91は、高圧放電ランプ92の外周に設けたジャケット93を流れる冷却水によって冷却されるため、冷却風Gによる放電管921の外周面の温度分布の不均一は発生しない。しかし、放電管921の内部の発光金属の封入量を増やしたり、入力電力を増やすと、放電管921の発熱量が増加し、特許文献2の光照射装置91では充分に冷却することができない問題があった。そこで、放電管921の外径を大きくすることで、冷却される放電管921の外周面を大きくすることが考えられる。しかし、放電管921の外周面を大きくすると、ランプ92点灯時、放電管921内の電極923間のアーク径が大きくなり、線光源としての機能が低下することになる。
Since the
そこで、本願の目的は、高圧放電ランプを均一に冷却する光照射装置を提供することである。 Then, the objective of this application is providing the light irradiation apparatus which cools a high pressure discharge lamp uniformly.
第1の発明に係る光照射装置は、高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプの外方に配置したジャケットと、前記高圧放電ランプに沿って配置した反射鏡と、からなる光照射装置において、前記高圧放電ランプは放電管と該放電管の外方に配置された外管とを具え、前記放電管の内部には水銀と一対の対向された電極とが封入され、前記外管の内部には空気より熱伝導率の大きな気体が封入されたことを特徴とする。 A light irradiation apparatus according to a first aspect of the present invention is the light irradiation apparatus comprising a high pressure discharge lamp, a jacket disposed outside the high pressure discharge lamp, and a reflecting mirror disposed along the high pressure discharge lamp. The high-pressure discharge lamp includes a discharge tube and an outer tube disposed outside the discharge tube, and mercury and a pair of opposed electrodes are sealed inside the discharge tube, A gas having a higher thermal conductivity than air is enclosed.
第2の発明に係る光照射装置は、前記気体がヘリウムガス又は水素ガスであることを特徴とする第1の発明に記載の光照射装置である。 A light irradiation apparatus according to a second aspect of the present invention is the light irradiation apparatus according to the first aspect, wherein the gas is helium gas or hydrogen gas.
第3の発明に係る光照射装置は、前記放電管と前記外管との間にはそれぞれから突出すると共に電極と電気的に接続された内部リードが設けられ、内部リードに弾性部を設けたことを特徴とする第1の発明に記載の光照射装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the light irradiation apparatus according to the third aspect, wherein an internal lead that protrudes from each of the discharge tube and the outer tube and is electrically connected to the electrode is provided, and an elastic portion is provided on the internal lead. A light irradiation apparatus according to the first invention, characterized in that:
第4の発明に係る光照射装置は、前記放電管と前記外管との間にはそれぞれから突出する内部リードが設けられ、前記気体がヘリウムガス又はネオンガスを含み、前記気体に水素ガス又は窒素ガスが添加されたことを特徴とする第1の発明に記載の光照射装置である。 In the light irradiation apparatus according to a fourth aspect of the present invention, internal leads projecting from the discharge tube and the outer tube are respectively provided, the gas includes helium gas or neon gas, and the gas includes hydrogen gas or nitrogen. The light irradiation apparatus according to the first aspect, wherein a gas is added.
第5の発明に係る光照射装置は、前記気体がヘリウムガスを含み、前記外管がアルミノシリケートガラス,サファイア,アルミナ又はYAGからなることを特徴とする第1の発明に記載の光照射装置である。 The light irradiation apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the light irradiation apparatus according to the first aspect, wherein the gas contains helium gas and the outer tube is made of aluminosilicate glass, sapphire, alumina, or YAG. is there.
第1の発明に係る光照射装置は、高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプの外方に配置したジャケットと、前記高圧放電ランプに沿って配置した反射鏡と、からなる光照射装置において、前記高圧放電ランプは放電管と該放電管の外方に配置された外管とを具え、前記放電管の内部には水銀と一対の対向された電極とが封入され、前記外管の内部には空気より熱伝導率の大きな気体が封入されたことにより、ランプ点灯時、放電管に封入された一対の電極間の放電による発熱を、空気より熱伝導率の大きな気体によって外管へ良好に伝熱することができ、ジャケットの内部の流路を流れる冷却水によって外管を冷却することができる。このため、空気より熱伝導率の大きな気体により、放電管の内部の発熱を外管に速やかに伝熱することができるので、高圧放電ランプの発熱による破損を防止することができる。 A light irradiation apparatus according to a first aspect of the present invention is the light irradiation apparatus comprising a high pressure discharge lamp, a jacket disposed outside the high pressure discharge lamp, and a reflecting mirror disposed along the high pressure discharge lamp. The high-pressure discharge lamp includes a discharge tube and an outer tube disposed outside the discharge tube, and mercury and a pair of opposed electrodes are sealed inside the discharge tube, Since a gas with a higher thermal conductivity than air is enclosed, when the lamp is lit, heat generated by the discharge between the pair of electrodes enclosed in the discharge tube is well transferred to the outer tube by a gas with a higher thermal conductivity than air. The outer tube can be cooled by cooling water that can be heated and that flows through the flow path inside the jacket. For this reason, since the heat generated in the discharge tube can be quickly transferred to the outer tube by a gas having a higher thermal conductivity than air, the high-pressure discharge lamp can be prevented from being damaged due to heat generation.
第2の発明に係る光照射装置は、前記気体がヘリウムガス又は水素ガスであることにより、外管の内部に封入された気体が空気より熱伝導率が5倍以上も大きいので、放電管の内部の発熱を外管に速やかに伝熱することができ、高圧放電ランプの発熱による破損を防止することができる。 In the light irradiation apparatus according to the second invention, since the gas is helium gas or hydrogen gas, the gas enclosed in the outer tube has a thermal conductivity 5 times or more larger than that of air. The internal heat generation can be quickly transferred to the outer tube, and the high pressure discharge lamp can be prevented from being damaged by the heat generation.
第3の発明に係る光照射装置は、前記放電管と前記外管との間にはそれぞれから突出すると共に電極と電気的に接続された内部リードが設けられ、内部リードに弾性部を設けたことにより、ランプ点灯時、電極間の放電により放電管の膨張量と冷却水により冷却される外管の膨張量との差を弾性部で吸収することができる。したがって、高圧放電ランプの膨張量差による破損を防止することができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the light irradiation apparatus according to the third aspect, wherein an internal lead that protrudes from each of the discharge tube and the outer tube and is electrically connected to the electrode is provided, and an elastic portion is provided on the internal lead. Thus, when the lamp is turned on, the difference between the expansion amount of the discharge tube and the expansion amount of the outer tube cooled by the cooling water due to the discharge between the electrodes can be absorbed by the elastic portion. Therefore, it is possible to prevent damage due to the difference in expansion amount of the high-pressure discharge lamp.
第4の発明に係る光照射装置は、前記放電管と前記外管との間にはそれぞれから突出する内部リードが設けられ、前記気体がヘリウムガス又はネオンガスを含み、前記気体に水素ガス又は窒素ガスが添加されたことにより、ランプ点灯時、電圧を印加された内部リードと接するとヘリウムガス又はネオンガスは電離することで電子を放出するが、放出された電子のエネルギーは分子である水素ガス又は窒素ガスで消滅できるので、外管の内部における内部リード間の放電を防止することができる。 In the light irradiation apparatus according to a fourth aspect of the present invention, internal leads projecting from the discharge tube and the outer tube are respectively provided, the gas includes helium gas or neon gas, and the gas includes hydrogen gas or nitrogen. When the lamp is turned on when the gas is added, the helium gas or neon gas releases electrons by ionizing when it comes into contact with the internal lead to which voltage is applied, but the energy of the emitted electrons is hydrogen gas or Since it can be extinguished by nitrogen gas, it is possible to prevent discharge between the inner leads inside the outer tube.
第5の発明に係る光照射装置は、前記気体がヘリウムガスを含み、前記外管がアルミノシリケートガラス,サファイア,アルミナ又はYAGからなることにより、ランプ点灯時のような外管が加熱されるとき、石英ガラスの二酸化ケイ素からなる網目構造に比して、酸化アルミニウムが添加されているアルミノシリケートガラスは、より緻密な網目構造となるのでヘリウムが流出することを防止できる。また、石英ガラスのようなガラス質に比して、サファイア,アルミナ又はYAGのような結晶質は結晶構造が拡大されないので、結晶質からなる外管からヘリウムが流出することを防止できる。 In the light irradiation apparatus according to a fifth aspect of the invention, when the gas contains helium gas and the outer tube is made of aluminosilicate glass, sapphire, alumina, or YAG, the outer tube is heated when the lamp is turned on. The aluminosilicate glass to which aluminum oxide is added has a denser network structure than the network structure of quartz glass made of silicon dioxide, so that helium can be prevented from flowing out. In addition, since the crystal structure of sapphire, alumina, or YAG is not enlarged compared to a glassy material such as quartz glass, helium can be prevented from flowing out of the outer tube made of the crystalline material.
本発明に係る光照射装置の第1の実施例を図1〜4を用いて説明する。 A light irradiation apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1及び図2は本発明に係る光照射装置1の説明図である。図1は高圧放電ランプ2の長手方向に沿った断面図であり、図2は図1の高圧放電ランプ2の長手方向に対して垂直方向に沿った断面図(図1のA−A断面図)である。図2は、図1に示したものと同じものには同一の符号が付されている。
FIG.1 and FIG.2 is explanatory drawing of the
本発明に係る光照射装置1は、後述する二重管構造を有する棒状の高圧放電ランプ2が光源として用いられる。高圧放電ランプ2の外方には、高圧放電ランプ2を中心軸に延在させるように円筒状のジャケット3が配置される。これにより、図2に示すように高圧放電ランプ2の外周面とジャケット3の内周面の間に、冷却水Lが流れる流路31が高圧放電ランプ2の長手方向に沿って形成される。ジャケット3は紫外線を透過する例えば石英ガラスからなる。
高圧放電ランプ2とジャケット3との間に形成された流路31に冷却水Lを供給・排出するため、高圧放電ランプ2とジャケット3の両端には、内部に冷却水Lの流路415,425を有したL字状の流路形成部材41,42が配置される。すなわち、高圧放電ランプ2とジャケット3との間に形成された流路31とL字状の流路形成部材41,42の流路415,425とが連続され、高圧放電ランプ2とジャケット3との間に形成される流路31への冷却水Lへの供給・排出を可能となる。
流路形成部材41,42は、大径の口締め部411,421と小径の口締め部412,422を有しており、各口締め部411,412,421,422にはOリング413,414,423,424が設けられる。高圧放電ランプ2の長手方向において、ジャケット3は高圧放電ランプ2よりも短い。このため、高圧放電ランプ2とジャケット3の両端に配置された流路形成部材41,42は、大径の口締め部411,421のOリング413,423を介してジャケット3の外周面を保持固定し、小径の口締め部412,422のOリング414,424を介して高圧放電ランプ2の外周面を保持固定する。これにより、流路形成部材41,42の有する流路415,425は、高圧放電ランプ2とジャケット3との間に形成された流路31に連続される。
In the
In order to supply and discharge the cooling water L to and from the
The flow
光照射方向(図1及び図2において、高圧放電ランプ2からマスクMに向かう方向)に対して高圧放電ランプ2の背面側には、図2に示すように、例えば高圧放電ランプ2の長手方向に対して垂直方向に沿った断面が放物状の反射面51を有する樋状の反射鏡52が配置される。樋状の反射鏡52は、その焦点を高圧放電ランプ2の中心軸に一致させ、高圧放電ランプ2の長手方向に沿うように配置される。反射鏡52の反射面51は、例えばチタニア及びシリカなどの異なる反射層を交互に蒸着させて形成した多層膜によって形成される。
As shown in FIG. 2, for example, in the longitudinal direction of the high-
光照射方向(図1及び図2において、高圧放電ランプ2からマスクMに向かう方向)には、マスクステージ6に載置されたマスクMが配置される。高圧放電ランプ2から照射された光及び反射面51に反射された光はマスクMを透って、ワークステージ7に載置された例えばレジスト等の感光剤が塗布された液晶パネルや半導体素子などのワークWを照射する。
In the light irradiation direction (in FIG. 1 and FIG. 2, the direction from the high-
図3は本発明に係る光照射装置に用いられる高圧放電ランプ2の説明図である。図3(a)は高圧放電ランプ2の長手方向に沿った断面図であり、(b)は(a)の高圧放電ランプ2の長手方向に対して垂直方向に沿った断面図((a)のB−B断面図)である。図3は、図1に示したものと同じものには同一の符号が付されている。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the high-
図1及び図2に示した本発明に係る光照射装置1に用いられる高圧放電ランプ2は、棒状の放電管21を覆うように棒状の外管22が配置された二重管構造を有する。
例えば石英ガラスからなる放電管21の内部213には、例えば水銀などの発光金属と希ガスが封入される。放電管21の長手方向の両端には、一対の例えばタングステンからなる電極23が対向配置され、第1の封止部211,212が設けられる。放電管21の第1の封止部211,212は、放電管21の長手方向の両端から伸びる例えば石英ガラスのパイプ体を溶融状態にして内部を減圧することにより形成されたものであり、すなわちシュリンクシール法により形成されたものである。第1の封止部211,212の内部には電極23と内部リード251,252とを電気的に接続する例えばモリブデンからなる第1の箔241,242が埋設される。
放電管21の外方には、棒状の放電管21を中心軸に延在させるように棒状の外管22が配置される。外管22の内部28には、後述する空気より熱伝導率の大きな気体が封入され、外管22の長手方向の両端には第2の封止部221,222が形成される。この第2の封止部221,222には、第1の封止部211,212及び第2の封止部221,222から突出する内部リード251,252と、第2の封止部221,222から突出する外部リード271,272とを電気的に接続する例えばモリブデンからなる第2の箔261,262が埋設される。
The high-
For example, a light emitting metal such as mercury and a rare gas are sealed in the inside 213 of the
A rod-shaped
放電管21の他方の第1の封止部212及び外管22の他方の第2の封止部222のそれぞれから突出する他方の内部リード252には例えばバネなどの弾性部253が設けられる。
The other
図4は水素(H2),ヘリウム(He),ネオン(Ne),アルゴン(Ar)及び空気(air)の温度に対する熱伝導率を示すグラフである。図4のグラフは、横軸が温度(℃)を、縦軸が熱伝導率(W/(m・K))を示している。 FIG. 4 is a graph showing thermal conductivity with respect to temperatures of hydrogen (H 2 ), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), and air (air). In the graph of FIG. 4, the horizontal axis represents temperature (° C.) and the vertical axis represents thermal conductivity (W / (m · K)).
空気より熱伝導率の大きな気体として、図4に示すように、水素(H2),ヘリウム(He)又はネオン(Ne)が挙げられる。このため、外管22の内部28に形成される外管22の内面と放電管21の外面との間の空間281には、水素(H2)ガス,ヘリウム(He)ガス又はネオン(Ne)ガスを含むことによって、空気より熱伝導率の大きな気体が封入される。
特に、ヘリウム(He)ガス又は水素(H2)ガスは、空気より熱伝導率が5倍以上も大きい。このため、外管22の内面と放電管21の外面との間の空間281にヘリウム(He)ガス又は水素(H2)ガスを封入することにより、放電管21の内部213の発熱を外管22に速やかに伝熱される。
As shown in FIG. 4, hydrogen (H 2 ), helium (He), or neon (Ne) is given as a gas having a higher thermal conductivity than air. Therefore, hydrogen (H 2 ) gas, helium (He) gas, or neon (Ne) is formed in the
In particular, helium (He) gas or hydrogen (H 2 ) gas has a thermal conductivity five times or more larger than air. For this reason, helium (He) gas or hydrogen (H 2 ) gas is sealed in a
高圧放電ランプ2の第2の封止部221,222から突出する外部リード271,272には図示しない電源に接続され、ランプ2点灯時、図示しない電源から給電された高圧放電ランプ2は、電極23間で放電が起きることによって点灯する。ランプ2点灯時、図1に示す一対の流路形成部材41,42には図示しないポンプが接続されており、ポンプによって図示しない一方の流路形成部材41の内部の流路415に冷却水Lが供給される。冷却水Lは、一方の流路形成部材41の内部の流路415と連続した高圧放電ランプ2の外面とジャケット3の内面との間の流路31に供給される。ジャケット3の流路31を流れる冷却水Lは、ジャケット3の流路31に連続した他方の流路形成部材42の内部の流路425へ排出される。
高圧放電ランプ2の放電管21の内部213の電極23間での放電によって、放電管21は加熱される。放電管21の熱は、放電管21の外面と外管22の内面との間の空間281に封入された空気より熱伝導率の大きな気体によって、外管22に伝熱される。外管22の外面を流れる冷却水Lによって、外管22は冷却される。結果として放電管21は冷却されるので、高圧放電ランプ2は破損することなく充分に冷却される。
The external leads 271 and 272 protruding from the
The
高圧放電ランプ2の放電管21の内部213の電極23間での放電によって、発光金属から紫外線が照射される。高圧放電ランプ2から照射される紫外線には、光照射方向に向かうものと反射面51に向かうものがある。反射面51に向かった紫外線は、反射面51によって反射されることで、光照射方向に向かって照射される。このため、高圧放電ランプ2からの紫外線は結果的に光照射方向に照射される。光照射方向に向かって紫外線は、マスクMを透ってワークステージ7に載置されたワークWを照射することができる。
Ultraviolet rays are irradiated from the light emitting metal by the discharge between the
放電管21は、放電管21の第1の封止部211,212及び外管22の第2の封止部221,222の間に設けられた内部リード251,252に支持されている。ランプ2点灯時、放電管21は電極23間の放電の影響で加熱量が大きいが、対して外管22は冷却水Lによって冷却されているため加熱量が小さい。このため、放電管21の加熱による膨張量が大きいのに対して外管22の加熱による膨張量が小さいので、放電管21が内部リード251,252を通じて外管22を押圧する。放電管21と外管22との膨張量の差が大きいとき、放電管21もしくは外管22が押圧によって破損されることがある。このため、他方の内部リード252に弾性部253を設けることにより、放電管21と外管22との膨張量の差を弾性部253によって吸収することができ、放電管21もしくは外管22の押圧による破損を防止することができる。
なお、弾性部253を設けるのは他方の内部リード252に限らず、一対の内部リード251,252のうち少なくとも一方に設ければ、放電管21もしくは外管22の押圧による破損を防止することができる。
The
The
本発明に係る光照射装置1は、高圧放電ランプ2と、高圧放電ランプ2の外方に配置したジャケット3と、高圧放電ランプ2に沿って配置した反射鏡52と、からなる光照射装置1において、高圧放電ランプ2は放電管21と放電管21の外方に配置された外管22とを具え、放電管21の内部213には水銀と一対の対向された電極23とが封入され、外管22の内部28には空気より熱伝導率の大きな気体が封入されたことにより、ランプ2点灯時、放電管21に封入された一対の電極23間の放電による発熱を、空気より熱伝導率の大きな気体によって外管22へ良好に伝熱することができ、ジャケット3の内部の流路31を流れる冷却水によって外管22を冷却することができる。このため、空気より熱伝導率の大きな気体により、放電管21の内部213の発熱を外管22に速やかに伝熱することができるので、高圧放電ランプ2の発熱による破損を防止することができる。
A
また、放電管21と外管22との間にはそれぞれから突出すると共に電極23と電気的に接続された内部リード252が設けられ、内部リード252に弾性部253を設けたことにより、ランプ1点灯時、電極23間の放電により放電管21の膨張量と冷却水Lにより冷却される外管22の膨張量との差を弾性部253で吸収することができる。したがって、高圧放電ランプ2の膨張量差による破損を防止することができる。
In addition, an
特に、空気より熱伝導率の大きな気体は、ヘリウム(He)ガス又は水素(H2)ガスであることにより、外管22の内部28に封入された気体が空気より熱伝導率が5倍以上も大きいので、放電管21の内部213の発熱を外管22に速やかに伝熱することができ、高圧放電ランプ2の発熱による破損を防止することができる。
In particular, the gas having a higher thermal conductivity than air is helium (He) gas or hydrogen (H 2 ) gas, so that the gas enclosed in the inside 28 of the
なお、高圧放電ランプ2の数値例を挙げると、放電管21の内径R1がφ20mmで,放電管の外径R2がφ24mmで、電極間距離IDが300mmで、外管の内径R3がφ27mmで、外管の外径R4がφ30mmであり、高圧放電ランプ2の管壁負荷が250W/cmである。高圧放電ランプ2の数値はこれらに限定されるものではないが、管壁負荷が250W/cm以上になると、放電管21の管壁温度が900℃のような高温になるので、本発明に係る高圧放電ランプ2の構成により、放電管21を効果的に冷却することができ、発熱による破損を防止することができる。
As a numerical example of the high-
光照射装置1に用いる高圧放電ランプ2が、図3に示す構成の場合、空気より熱伝導率の大きな気体としてヘリウム(He)ガス又はネオン(Ne)ガスを含む気体を外管22の内部28に封入すると、一対の内部リード251,252とヘリウム(He)ガス又はネオン(Ne)ガスが接する環境となる。このため、一対の内部リード251,252に電圧が印加されることによって、内部リード251,252に接するヘリウム(He)ガス又はネオン(Ne)ガスが電離され、一対の内部リード251,252間で放電が発生することがある。外管22の内部28で放電が起きると、放電管21の内部213に配置された電極23間での放電ができなくなる。
このため、窒素(N2)ガスのような分子を外管22の内部28に封入することによって、ヘリウム(He)ガス又はネオン(Ne)ガスから電離された電子が窒素(N2)ガスに衝突する。これにより、電子のエネルギーは、窒素(N2)ガスのような分子を振動や回転などの運動に消費されて消滅する。従って、空気より熱伝導率の大きなヘリウム(He)ガス又はネオン(Ne)ガスを含む気体に、窒素(N2)ガスを添加することにより、外管22の内部28における放電を防止することができる。
空気を構成する気体の約8割が窒素(N2)ガスであるので、窒素(N2)ガスの熱伝導率は空気とほぼ等しい。このため、外管22の内部28に窒素(N2)ガスを封入しても、外管22の内部28に封入された気体は空気より熱伝導率が小さくなることはない。
なお、電子のエネルギーを消滅させる機能は分子によるものなので、水素(H2)ガスが封入されてもかまわない。水素(H2)ガスは空気より熱伝導性が大きいため、ヘリウム(He)ガス又はネオン(Ne)ガスに水素(H2)ガスを添加しても空気より熱伝導性が小さくなることはない。
When the high-
Therefore, by encapsulating molecules such as nitrogen (N 2 ) gas in the inside 28 of the
Since about 80% of the gas constituting the air is nitrogen (N 2 ) gas, the thermal conductivity of the nitrogen (N 2 ) gas is almost equal to that of air. For this reason, even if nitrogen (N 2 ) gas is sealed in the inside 28 of the
Since the function of extinguishing electron energy is based on molecules, hydrogen (H 2 ) gas may be enclosed. Since hydrogen (H 2 ) gas has a higher thermal conductivity than air, adding hydrogen (H 2 ) gas to helium (He) gas or neon (Ne) gas does not reduce the thermal conductivity compared to air. .
ランプ2点灯時、放電管21から伝熱された外管22は加熱されて膨張する。このとき、外管22が石英ガラスで形成されている場合、石英ガラスを構成する二酸化ケイ素(SiO2)からなる網目構造の結合長が大きくなり、網目の隙間が大きくなる。外管22の内部28にヘリウム(He)ガスが封入されると、ヘリウム(He)原子は小さいので、膨張した二酸化ケイ素(SiO2)からなる網目構造の隙間からヘリウム(He)原子が流出することがある。このため、外管22の加熱量やランプ1点灯経過時間によってはヘリウム(He)原子の流出量が多くなり、外管22の内部28に封入された気体の熱伝導率を著しく低下させ、放電管21の内部213の発熱を外管22に十分に伝熱できない場合があった。
例えばアルミノシリケートガラスからなる外管22は、二酸化ケイ素(SiO2)に酸化アルミニウム(Al2O3)が添加されて構成されている。外管22が加熱されて膨張するとき、アルミノシリケートガラスからなる外管22は酸化アルミニウム(Al2O3)が添加されているので、石英ガラスからなる外管22に比して、網目構造がより緻密な網目構造になって、網目の隙間が狭くなる。このため、外管22をアルミノシリケートガラスで構成することにより、外管22が加熱されても、外管22からのヘリウム(He)原子の流出を防止することができる。
また、外管22をYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)又はAl2O3を主成分とするサファイア(単結晶アルミナ)やアルミナ(多結晶アルミナ)からなる紫外線を透過する結晶質の部材で形成することにより、外管22に封入したヘリウムガスの流出を防止することができる。これは、石英ガラスのようなガラス質に対して、上記のような結晶質の外管22は、加熱されても結晶構造が拡大されないので、ヘリウム(He)が流出することを防止できる。
When the
For example, the
Further, the
本発明に係る光照射装置1の第2の実施例を図5及び図6を用いて説明する。
A second embodiment of the
図5は本発明に係る光照射装置1の説明図であり、高圧放電ランプ2の長手方向に沿った断面図である。図6は図5の光照射装置1に用いられる高圧放電ランプ2の説明図である。図6(a)は高圧放電ランプ2の長手方向に沿った断面図であり、(b)は(a)の高圧放電ランプ2の長手方向に対して垂直方向に沿った断面図((a)のC−C断面図)である。図5及び図6は、図1に示したものと同じものには同一の符号が付されている。
FIG. 5 is an explanatory view of the
図5及び図6に示す光照射装置1及びこれに用いられる高圧放電ランプ2は、内部リード及び第2の箔を設けずに、放電管21に外管22を封着した点で、図1及び図3に示す光照射装置1及びこれに用いられる高圧放電ランプ2と相違する。図5及び図6の説明として、図1及び図3の相違点について述べる。
The
図5に示した本発明に係る光照射装置1に用いられる高圧放電ランプ2は、図6に示すように、外管22を放電管21に封着させた二重管構造を有する。
放電管21の第1の封止部211,212には、電極23と外部リード271,272とを電気的に接続する第1の箔241,242が埋設される。放電管21の外方には、棒状の放電管21を中心軸に延在させるように棒状の外管22が配置される。外管22の内部28には、前述の空気より熱伝導率の大きな気体が封入される。外管22の管軸方向の両端は、例えばバーナーで加熱されることで、放電管21の第1の封止部211,212に溶着される。これにより、外管22の管軸方向の両端に放電管21に封着された第2の封止部261,262が形成される。
外管22の中心軸に延在するように配置された放電管21は、外管22の第2の封止部221,222が封着されることにより、外管に支持される。
The high
First foils 241 and 242 that electrically connect the
The
本実施例に係る光照射装置1においても、第1の実施例に係る光照射装置1と同様の効果を有する。
The
本発明に係る光照射装置1の第3の実施例を図7及び図8を用いて説明する。
A third embodiment of the
図7及び図8は本発明に係る光照射装置1の説明図である。図7は高圧放電ランプ2の長手方向に沿った断面図であり、図8は図7の高圧放電ランプ2の長手方向に対して垂直方向に沿った断面図(図5のD−D断面図)である。図7及び図8は、図1に示したものと同じものには同一の符号が付されている。
7 and 8 are explanatory views of the
図7及び図8に示す光照射装置1は、複数本の高圧放電ランプ2を用いた点で図1及び図2に示す光照射装置1と相違する。図7及び図8の説明として、図1及び図2の相違点について述べる。
The
本実施例におけるジャケット3は筐体8と光照射窓83とからなる。
箱状の例えばステンレスからなる筐体8に、複数(図7及び図8では3本)の高圧放電ランプ2を貫通するように配置する。筐体8を貫通する高圧放電ランプ2に対応するように、筐体8の外面にはOリング82を有する口締め部81が複数(図7及び図8では6つ)設けられる。口締め部81のOリング82は筐体8から突出した外管22の外周面を保持固定する。
筐体8の内部は冷却水Lが流れる空間85があり、この空間85に冷却水Lを供給・排出する流路86が連続するように設けられる。高圧放電ランプ2の電極23間に沿うように樋状の反射鏡52が、筐体8の内部に設けられる。樋状の反射鏡52は、図8に示すように、各高圧放電ランプ2に対して断面がV字状であり、隣接する反射鏡52と連接された断面が鋸状である。
The
A plurality of (three in FIG. 7 and FIG. 8) high-
Inside the
筐体8は、反射鏡52によって反射される反射光が出射される光出射方向の面が開口しており、この開口に紫外線を透過させる例えば石英ガラスからなる光照射窓83が配置される。光照射窓83を筐体8の開口において支持するため、筐体8に保持された支持体84を光照射窓83の四辺及び四隅に設けられる。
The
本実施例に係る光照射装置1においても、第1の実施例に係る光照射装置1と同様の効果を有する。
The
なお、上述の高圧放電ランプ2は水銀と希ガスが封入されたものに限定されるものではなく、発光金属に水銀と共に金属ハロゲン化物(ヨウ化鉄)が封入され、希ガスとしてアルゴンが封入されたものであってもかまわない。
The high-
また、放電管21の封止方法は、石英ガラスのパイプ体を溶融状態にして圧潰するピンチシール法により形成してもかまわない。
The
1 光照射装置
2 高圧放電ランプ
21 放電管
211 一方の第1の封止部
212 他方の第1の封止部
213 放電管の内部
22 外管
221 一方の第2の封止部
222 他方の第2の封止部
23 電極
241 一方の第1の箔
242 他方の第1の箔
251 一方の内部リード
252 他方の内部リード
253 弾性部
261 一方の第2の箔
262 他方の第2の箔
271 一方の外部リード
272 他方の外部リード
28 外管の内部
281 空間
3 ジャケット
31 流路
41 一方の流路形成部材
411 大径の口締め部
412 小径の口締め部
413 Oリング
414 Oリング
415 流路
42 他方の流路形成部材
421 大径の口締め部
422 小径の口締め部
423 Oリング
424 Oリング
425 流路
51 反射面
52 反射鏡
6 マスクステージ
7 ワークステージ
8 筐体
81 口締め部
82 Oリング
83 光照射窓
84 支持体
85 空間
86 流路
R1 放電管の内径
R2 放電管の外径
R3 外管の内径
R4 外管の外径
ID 電極間距離
L 冷却水
M マスク
W ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記高圧放電ランプの外方に配置したジャケットと、
前記高圧放電ランプに沿って配置した反射鏡と、
からなる光照射装置において、
前記高圧放電ランプは放電管と該放電管の外方に配置された外管とを具え、
前記放電管の内部には水銀と一対の対向された電極とが封入され、
前記外管の内部には空気より熱伝導率の大きな気体が封入された
ことを特徴とする光照射装置。 A high pressure discharge lamp,
A jacket disposed outside the high-pressure discharge lamp;
A reflector disposed along the high-pressure discharge lamp;
In the light irradiation apparatus consisting of
The high-pressure discharge lamp comprises a discharge tube and an outer tube disposed outside the discharge tube,
Inside the discharge tube is sealed mercury and a pair of opposed electrodes,
A light irradiation apparatus characterized in that a gas having a higher thermal conductivity than air is enclosed in the outer tube.
ことを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the gas is helium gas or hydrogen gas.
内部リードに弾性部を設けた
ことを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 Between the discharge tube and the outer tube are provided internal leads protruding from each,
The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the internal lead is provided with an elastic portion.
前記気体がヘリウムガス又はネオンガスを含み、
前記気体に水素ガス又は窒素ガスが添加された
ことを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 Between the discharge tube and the outer tube are provided internal leads that protrude from each and electrically connected to the electrodes,
The gas includes helium gas or neon gas;
The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein hydrogen gas or nitrogen gas is added to the gas.
前記外管がアルミノシリケートガラス,サファイア,アルミナ又はYAGからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 The gas includes helium gas;
The light irradiation device according to claim 1, wherein the outer tube is made of aluminosilicate glass, sapphire, alumina, or YAG.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007105654A JP2008262846A (en) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Light irradiation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007105654A JP2008262846A (en) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Light irradiation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008262846A true JP2008262846A (en) | 2008-10-30 |
Family
ID=39985148
Family Applications (1)
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JP2007105654A Withdrawn JP2008262846A (en) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Light irradiation device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2008262846A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017181358A (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | スガ試験機株式会社 | Weather resistance test machine |
JP2019522343A (en) * | 2017-02-22 | 2019-08-08 | イ,ウジュー | Integrated lamp unit and liquid circulation type double tube lamp provided with the same |
-
2007
- 2007-04-13 JP JP2007105654A patent/JP2008262846A/en not_active Withdrawn
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100706 |