JP2009289530A

JP2009289530A - 無電極ランプ、無電極ランプ装置

Info

Publication number: JP2009289530A
Application number: JP2008139208A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Fujita; 義貴藤田
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】無電極ランプに封入される鉄と錫の量を特定の値に関係付けることでバルブの照度低下を抑えることが可能となる。
【解決手段】略円筒形となる形状の石英ガラス製のバルブ１１の発光空間１２内に、少なくとも希ガスと放電媒体となる水銀、鉄、ヨウ素、錫が封入され、マグネトロンより放射されるマイクロ波により放電をさせる。バルブ１１に封入される鉄の封入量Ａ（ｍｇ）と錫の封入量Ｂ（ｍｇ）としたときに、０．５＞Ｂ／Ａ＞０．１の範囲内にしてことで、無電極ランプ１００からの波長３５０ｎｍ帯の発光の著しい照度低下を防止するともとに、寿命を延長させることが可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、マイクロ波によって励起を行い発光させる無電極ランプおよびこのランプを用いた無電極ランプ装置に関する。

従来のマイクロ波によって封入薬品の励起を行い発光させる無電極ランプは、紫外線および可視光を発光させ、ペンキ、インク、樹脂、塗装などが塗布された面の表面硬化処理や光化学反応による化学物質の合成および処理等の工程に使用されている。

このように無電極ランプには、放電を維持するのに十分な量の水銀および希ガスとともに、適量の鉄とハロゲン更に金属マグネシウムまたはハロゲン化マグネシウムを封入し、発光管内壁に鉄の薄膜が形成されることを防止している。（例えば、特許文献１）
特開昭６２−１４７６４８号公報

上記した特許文献１の技術は、鉄の薄膜が発光管の内部に形成されないようにし、長寿命化を図ったものであるが、マイクロ波放電無電極ランプの寿命モードの一つである黒化防止に有効とされる錫の封入については触れられていない。このため、黒化により照度の低下を来たし延いては光化学反応や陰気の硬化等の用途に使用できる時間が短くなる、という問題があった。

この発明の目的は、バルブの黒化を抑制しつつ照度の低下を防止した無電極ランプおよびこのランプを用いた無電極ランプ装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明の無電極ランプは、略円筒形となる形状の石英ガラス製バルブの発光空間内に、少なくとも希ガスと放電媒体となる水銀、鉄、ヨウ素、錫が封入され、マグネトロンより放射されるマイクロ波により放電が発生するマイクロ波給電式無電極ランプにおいて、前記鉄の封入量Ａ（ｍｇ）と前記錫の封入量Ｂ（ｍｇ）が０．５＞Ｂ／Ａ＞０．１の範囲内にあることを特徴とする。

この発明によれば、所要量の錫封入による３５０ｎｍ帯の著しい照度低下を防止するともとに、寿命を延長させることが可能となる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、この発明の無電極ランプに関する一実施形態について説明するための断面図である。

図１において、１００は電極を備えないいわゆる無電極ランプである。無電極ランプ１００の、１１は紫外光を透過させる石英ガラス製の円筒形状のバルブである。バルブ１１の発光空間１２内には、不活性ガスと水銀、それに鉄、ヨウ素、錫を少なくとも封入する。バルブ１１の両端にはバルブ１１を支持する支持部１３，１４を、バルブ１１と一体的に形成する。

無電極ランプ１００は、例えば水銀を５．３ｍｇ／ｃｃ、鉄を０．１８ｍｇ／ｃｃ、ヨウ化水銀１．８ｍｇ／ｃｃ、錫を０．０５９ｍｇ／ｃｃ封入し、マイクロ波を照射することに放電を発生させる。

ここで、発光空間１２の体積Ｔ（ｃｍ^２）あたりマイクロ波の電力Ｗ（ｋＷ）をＷ／Ｔ＞０．０３の関係で無電極ランプ１００を放電させ、鉄と錫の封入量を変化させた場合のランプの寿命と照度に関係について説明する。

まず、図２を参照してランプ寿命について説明する。鉄の封入量をＡ（ｍｇ）、錫の封入量をＢ（ｍｇ）とし、これらの重量比がＢ／Ａとし、錫を全く含まない状態の重量比を０とする場合の寿命は３０００時間であった。重量比Ｂ／Ａが０．０５では、ほぼ３０００時間であり、０．１では３１００時間程度となり、以降漸次錫の封入量を増やして重量比Ｂ／Ａの値が大きくなるに連れて寿命が長くなり、重量比Ｂ／Ａが０．６では４０００時間程度まで延びることが解った。

次に、図３を参照してランプ照度について説明する。ところで、錫を入れ過ぎると、ヨウ化錫となり、ヨウ化鉄が生成されにくくなり、鉄による３７０ｎｍ付近の発光が少なくなる。このため、紫外線硬化に用いられる樹脂の硬化現象が低下することになる。照度の低下を防止するためにもヨウ化錫の封入量の規制も必要となる。

そこで、鉄と錫の重量比Ｂ／Ａとし、これらの重量比で錫を全く含まない状態のときの相対照度を１００％とし、漸次錫の封入量を増やして重量比Ｂ／Ａの値が大きくなるに連れて相対照度は上記した理由により低下して行く。

重量比Ｂ／Ａが０．５では、８８％程度の相対照度があるが、重量比Ｂ／Ａが０．６のときの相対照度は７０％程度となり、照度不足で不良品となる。

このようなことから、鉄の封入量Ａ（ｍｇ）と錫の封入量Ｂ（ｍｇ）は、０．５＞Ｂ／Ａ＞０．１の範囲であれば、長寿命化を確保しながら照度の低下が抑えられることが判明した。

この実施形態では、無電極ランプに封入する放電媒体となる封入物の中で、鉄の封入量Ａ（ｍｇ）と錫の封入量Ｂ（ｍｇ）の関係を、０．５＞Ｂ／Ａ＞０．１としたことにより、ランプの照度を確保しつつ長寿命化を実現することが可能となる。

図４、図５は、この発明の無電極ランプ装置に関する一実施形態について説明するための、図４は装置本体の概略的な構成図、図５は図４のＩ−Ｉ’線矢視図である。

図４、図５において、４１は筐体であり、この筐体４１の下方中央部には図１で説明したこの発明の無電極ランプ１００は配置して取り付けてある。４２はアンテナ４３から例えば１.８ｋＷのマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を発生させるマグネトロンであり、４４はマグネトロン４２に電力を供給するための電源である。４５はマグネトロン４２により発生したマイクロ波をランプ１００に伝達させる導波管、４６はランプ１００から出射された光を受光する受光素子である。

受光素子４６は、照射の妨げにならないように、反射鏡４７とマイクロを反射させ光のみ透過させるスクリーン４８を結ぶ直線上を避けて設けられている。この受光素子４６を覆うカバーが設けられている。カバーは、開口部が設けられた金属であり、スクリーン４８と同様に、例えば、金属線をメッシュ状に編み込むことや、金属板にパンチング加工を施すことにより形成され、こうして開口部を有するようになっている。

４９は受光素子４６が受光した光の量を検出する光量検出器である。また、５０は光量検出器４９により検出された光の量が、予め設定された光の量に等しくなるように電源４４を制御する制御部である。

無電極ランプ１００と被照射物（図示せず）との間には、照射窓を構成するスクリーン４８が設けられている。スクリーン４８は、金属でありかつ開口部が設けられている。スクリーン４８は、例えば、金属線をメッシュ状に編み込むことや、金属板にパンチング加工を施すことにより形成され、こうして開口部を有するようになっている。

光量検出器４９は、受光素子４６に対しリード線などで接続され、受光素子４６が受光した光の量を例えば受光素子４６から供給される電流の値により検出するようになっている。光量検出器４９は、制御部５０に対しリード線などで接続され、検出した光の量を示すアナログ電圧を制御部５０へ与えるようになっている。

制御部５０は、コンピュータプログラムにより動作するコンピュータやこのコンピュータを集積化した集積回路により構成される。制御部５０は、所望の光の量を示すアナログ電圧、電源４４の制御量ならびに制御量を増加または減少させるときの１回の量（単位制御量という）が記憶されるメモリ（図示せず）を備え、メモリには当初は当該アナログ電圧、制御量の初期値および当該単位制御量が記憶されている。また、制御部５０は、光量検出器４９から与えられるアナログ電圧と、メモリに記憶したアナログ電圧と基づいて、メモリに記憶された制御量を更新し、電源４４に与える制御量を増加または減少させるようになっている。

電源４４は、制御部５０から与えられた制御量に応じたエネルギー量のマイクロ波が発生するようにマグネトロン４２を制御するようになっている。

なお、無電極ランプ装置には、送風機５１から風を供給することにより無電極ランプ１００とマグネトロン４２を冷却する。この冷却は、無電極ランプ１００のバルブ外壁温度が最大６００℃前後となるような制御を行っている。

この無電極ランプ装置では、無電極ランプの所要量の錫封入による３５０ｎｍ帯の著しい照度低下を防止するともとに、寿命を延長させることが可能となることから、無電極ランプの交換頻度を少なくすることが可能となる。

この発明の無電極ランプに関する一実施形態について説明するための構成図。この発明の無電極ランプの効果について説明するための説明図。この発明の無電極ランプの効果について説明するための説明図。この発明の無電極ランプ装置に関する一実施形態について説明するための正面から見た内部構成図。図４のＩ−Ｉ’線矢視図。

符号の説明

１００無電極ランプ
１１バルブ
１２発光空間
１３，１４支持部
４１筐体
４２マグネトロン
４３アンテナ
４４電源
４５導波管
４６受光素子
４７反射鏡
４８スクリーン
４９光量検出器
５０制御部
５１送風機

Claims

略円筒形となる形状の石英ガラス製バルブの発光空間内に、少なくとも希ガスと放電媒体となる水銀、鉄、ヨウ素、錫が封入され、マグネトロンより放射されるマイクロ波により放電が発生するマイクロ波給電式無電極ランプにおいて、
前記鉄の封入量Ａ（ｍｇ）と前記錫の封入量Ｂ（ｍｇ）が０．５＞Ｂ／Ａ＞０．１の範囲内にあることを特徴とする無電極ランプ。
マイクロ波を発生させるマグネトロンと、
前記マグネトロンに電力を供給する電源と、
前記マグネトロンにより発生したマイクロ波を、前記請求項１の無電極ランプに伝達させる導波管と、を具備したことを特徴とする無電極ランプ装置。