JP2011065760A - メタルハライドランプ - Google Patents

Abstract

【課題】所定区間に吸収波長域をもつ光開始剤を、高い発光効率で作用させるために必要なメタルハライドランプを実現する。
【解決手段】紫外線透過性の材料からなる気密容器１１内に封装される一対の耐火性金属からなる放電電極１２１，１２２と、気密容器１１内に封入されたアーク放電を維持するのに十分な量の希ガス、水銀とともに、ビスマス、ハロゲンの封入物からハロゲンランプを構成する。このメタルハライドランプから２８０〜３２０ｎｍの波長域に高い発光効率の紫外線を放射可能とした。このメタルハライドランプから発光される紫外線を、２８０〜３２０ｎｍの間に吸収波長域をもつ光開始剤が含有された硬化剤に照射させた場合に、硬化速度の速めることが可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、特定区間に吸収波長域をもつ光開始剤を高い発光効率で作用させるために用いるメタルハライドランプに関する。

従来、紫外線水銀ランプから照射される紫外線を用いて、特定区間に吸収波長域で硬化可能な樹脂組成物に光開始剤を含有させ、組成物の硬化を促進させることが知られている。（例えば、特許文献１）

特表２００７−５２５５４０公報

上記した特許文献１の技術は、２８０ｎｍ〜３２０ｎｍの紫外線に吸収波長域をもつ光開始剤に照射させる光源として、鉄メタルハライドランプがある。同ランプは２８０〜３２０ｎｍの間にブロードな波長領域を持つが、単波長の光量はさほど高くはなく、硬化に時間を要する、という問題があった。

この発明の目的は、２８０ｎｍ〜３２０ｎｍに吸収波長域をもつ光開始剤を含有した硬化材料を、被照射物として用いた場合に高い発光効率で照射させることが可能なメタルハライドランプを提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明は、一対の耐火性金属製の放電電極を紫外線透過性の材料で形成された気密容器内に封装するとともに、アーク放電を維持するのに十分な量の希ガス、水銀とともにハロゲンを封入したメタルハライドランプにおいて、前記気密容器にビスマスをさらに封入し、２８０〜３２０ｎｍの波長域における紫外線強度の強い分布を得ることを特徴とする。

この発明によれば、２８０〜３２０ｎｍの波長領域におけるビスマス金属の波長強度を利用すること発光効率の高い照射の実現が可能となる。

この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための基本構造図である。 図１の一部を拡大して示した構成図である。 光開始剤に対するこの発明と従来の水銀ランプが発生する紫外線の吸収波長との分光分布について説明するための説明図である。 光開始剤４,４’-Dihydroxybenzophenone（４-クロロ-４’-ヒドロキシベンゾフェノン）の吸収率について説明するための説明図である。 光開始剤４-Hydroxybenzophenone（４-ヒドロキシベンゾフェノン）の吸収率について説明するための説明図である。 従来とこの発明のメタルハライドランプの光開始剤を、４-クロロ-４’-ヒドロキシベンゾフェノンとした場合における硬化比率について説明するための説明図である。

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

図１、図２は、この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための、図１は基本構造図、図２は図１の一部を拡大して示した構成図である。

図１、図２において、１１は紫外線透過性を有する石英ガラス製で放電空間１０が形成された径がφ２７．５ｍｍ、肉厚が１．５ｍｍ、発光長が３００ｍｍ程度の発光管である。発光管１１の長手方向両端の内部には、例えばタングステン材で形成された電極１２１，１２２が間隔をおいて配置される。電極１２１，１２２は、それぞれインナーリード１３１，１３２を介してモリブデン箔１４１，１４２の一端に溶接される。モリブデン箔１４１，１４２の他端には、図示しないアウターリードの一端を溶接する。モリブデン箔１４１，１４２の部分は、発光管１１のインナーリード１３１，１３２からアウターリードの一端までの発光管１１を加熱して封止する。

なお、モリブデン箔１４１，１４２は、発光管１１を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い材料であれば何でもよいが、この条件に適したものとして一般的なモリブデンを使用する。

モリブデン箔１４１，１４２に一端がそれぞれ接続されたアウターリードには、耐熱性で絶縁性を有する例えばセラミック製のソケット１５１，１５２の内部で電気的に接続された給電用のリード線１６１，１６２を絶縁封止するとともに、図示しない電源回路に接続される。

発光管１１内には、封入物としてアーク放電を維持させるための希ガスである十分な量のアルゴンガス（Ａｒ）が１．３ｋＰａで、それに紫外線を発光させるための水銀（Ｈｇ）、ヨウ化ビスマス（ＢｉＩ_３）が封入されている。

この紫外線は、紫外線硬化性樹脂組成物に照射させることで、この樹脂組成物の重合性樹脂の重合を開始させるための光開始剤を含有させている。

ここで、図３を参照し、図１で構成されたビスマスが封入された水銀ランプと従来の鉄メタルハライドランプを、ランプ入力４８００Ｗの定電力で点灯させて照射される紫外線の分光分布について説明する。

図３からわかるように、２８０〜３２０ｎｍの間の波長域における光量が、鉄メタルハライドランプに比して高い光量を有することができる。

ここで、図４、図５を参照して、この発明の水銀ランプからの紫外線が照射される被照射物に含有される２８０〜３２０ｎｍの間に、吸収波長を有する光開始剤の例について説明する。

図４は、光開始剤４,４’-Dihydroxybenzophenone（４-クロロ−４’-ヒドロキシベンゾフェノン）の吸収率を、図５は、光開始剤４-Hydroxybenzophenone（４-ヒドロキシベンゾフェノン）の吸収率をそれぞれ示している。これらの開始剤は、いずれも２８０〜３２０ｎｍの間に吸収波長域をもち、３００ｎｍのやや下の波長域において吸収率のピークを有する吸収波長を備えている。

図１で構成されるビスマス封入水銀ランプから２８０〜３２０ｎｍの波長域における紫外線が、２８０〜３２０ｎｍの間に吸収波長域を有する図４、図５の光開始剤が含有された光硬化剤に照射させる。すると、光吸収率が高いほど光硬化剤が硬化しやすいことから、従来の水銀ランプに比して紫外線強度の高いこの実施形態の水銀ランプを用いた場合には、光硬化剤の硬化速度をより速めることが可能となる。

次式は、発光スペクトル曲線をα（λ）、吸収スペクトル曲線をφ（λ）としたとき、使用の水銀ランプと光開始剤との反応とを数値化したものである。

ここで、上式のｘを２８０、ｙを３２０とした場合、従来とこの発明の水銀ランプの光開始剤を４-クロロ−４’-ヒドロキシベンゾフェノンとした場合の硬化比率は、図６に示すとおりとなる。つまり、この発明は従来の水銀ランプに比べて高い発光効率の照射が可能となり、硬化剤の硬化速度を速めることが可能となる。なお、ｘ，ｙは、それぞれ波長（ｎｍ）を示している。

このように、２８０〜３２０ｎｍに光量の高いビスマス封入水銀ランプを用い、２８０〜３２０ｎｍの間に吸収波長域を有する光開始剤が含有された光硬化剤に、紫外線を照射させることで硬化速度の向上を図ることができる。

１０ 放電空間
１１ 気密容器
１２１，１２２ 電極
１３１，１３２ インナーリード
１４１，１４２ モリブデン箔
１５１，１５２ ソケット
１６１，１６２ リード線

Claims (2)

1. 一対の耐火性金属製の放電電極を紫外線透過性の材料で形成された気密容器内に封装するとともに、アーク放電を維持するのに十分な量の希ガス、水銀とともにハロゲンを封入したメタルハライドランプにおいて、
   前記気密容器にビスマスをさらに封入し、２８０〜３２０ｎｍの波長域における紫外線強度の強い分布を得ることを特徴とするメタルハライドランプ。
2. 前記紫外線の被照射対象である紫外線硬化性樹脂組成物に含有させた光開始剤は、４-クロロ-４’-ヒドロキシベンゾフェノンまたは４-ヒドロキシベンゾフェノンであることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。

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