JP2012084244A - ロングアーク型放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】内部に一対の電極を有する発光管と、内部に金属箔が埋設された封止部と、該封止部内に挿入されて当該封止部に溶着され、前記電極が挿通されて当該電極を支持する保持用筒体とからなり、前記発光管内には金属発光物質が封入されてなるロングアーク型放電ランプにおいて、発光管内の金属蒸気が、保持用筒体と電極との間の微小間隙に侵入することを防止して、長時間にわたって照度維持率が高く、かつ、金属箔が腐食されることのない構造を提供することである。
【解決手段】前記保持用筒体の発光管側先端が、その外表面が封止部に溶着されない領域を有する程度に、前記発光管の発光空間に突出していることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ロングアーク型放電ランプに関し、特に、封止部内に電極を支持する保持用筒体を有するロングアーク型放電ランプ係るものである。

電子工業界や印刷業界においては、紫外線硬化型のインキや塗料や接着材を紫外線により硬化乾燥するために、発光物質として金属である水銀を封入した放電ランプが使用されていて、この放電ランプは、水銀の輝線の１つである３６５ｎｍ近傍の波長域の光を利用するものである。

このような放電ランプは、液晶基板の貼り合わせ等の接着にも使用され始めており、そのような目的に使用されるのは、長尺の直管型の発光管を有し、その発光管の両端に一対の電極を有する、いわゆるロングアーク型の放電ランプである。

近年、液晶基板の貼り合わせにおいては接着速度の高速化が要求されており、これに対応すべく、放電ランプに大電流を流し、光出力を増大させる傾向が顕著である。
このような大電流に対応するために、ランプの封止部には、２枚の金属箔を埋設したシール構造が採用されている。

大電流、例えば、点灯時に、３０Ａ程度の大電流が流れると、電極の温度が高温となり、電極と金属箔との溶接部の温度が上昇する。
この溶接部の温度上昇を抑制するためには、最も高温となる電極先端部から電極と金属箔の溶接部の距離を離す必要があり、その構造を採用するとき、封止部内に電極を支持するための保持用筒体を設ける構造がとられている。
該保持用筒体は封止部内に配置されて該封止部に溶着されており、その内部には電極が微小間隙を有して挿通されていて、これにより該電極を支持する構造である。
そのような構造をもつロングアーク型放電ランプは、特開２００６−１３４７１０号公報（特許文献１）に開示されている。

図４にかかるロングアーク型放電ランプの全体構造が示されていて、石英ガラス製の発光管１の両端部には封止部２が形成されており、発光管１内には一対の電極３、３が配置されている。該電極３の後端部３ａは、上下部が平坦面形状となるように切削加工されて、ほぼ角柱状となっている。
前記封止部２には、石英ガラス製の扁平状のスペーサガラス４が埋設され、該スペーサガラス４を挟むように、その上下面に一対の（２枚の）金属箔５ａ、５ｂが配置されている。そして、前記金属箔５ａ、５ｂは電極３の後端部３ａに溶接されている。更に、該金属箔５ａ、５ｂの後端には外部リード７が接続されている。
また、該封止部２内には、石英ガラス製の保持用筒体６が配置され、その全長にわたって封止部２に溶着されており、該保持用筒体６には電極３が微小間隙を有して挿通され、これによって該電極３が支持されている。
なお、上記においては、２枚の金属箔としたが、ランプ入力によっては１枚であってもよく、その場合は、スペーサガラスを省くこともできる。

ところでかかる構造の封止部をもつランプにおいては、その構造上、点灯時に発光管１内と封止部２内とに温度差が生じており、この温度差が大きいと発光管１内の発光物質である金属（水銀）蒸気が、保持用筒体６と電極３との微小間隙に侵入してここに留まり凝縮してしまうという現象が生じていた。その結果、発光管内の金属発光物質が減少し、所定の発光が得られなくなるという問題があった。
また、微小間隙に入り込んだ金属発光物質が金属箔と反応して、金属箔の腐食が発生し、ついには、金属箔が破断してしまうという問題もあった。

その現象について、図５、図６を用いて説明する。
発光管１内の発光空間Ａの端部近傍では矢印で示すように、金属蒸気が熱対流１０によって流れている。発光管１と封止部２との間には温度差があり、金属蒸気が発光管内を対流する間に、その一部が封止部２内の保持用筒体６と電極３間の微小間隙Ｓ内に侵入していく。一旦侵入した金属蒸気は、温度のより低い封止部２における保持用筒体６内の微小間隙Ｓ内で滞留して、凝縮する。
この凝縮した金属は温度が十分に上がらない微小間隙Ｓ内では再蒸発できず、結果として、発光管１内の発光物質である金属が不足していって所望の金属発光が得られずに照度低下を招き、また、該滞留金属により金属箔が腐食されるという現象が発生する。

ところで、最近、液晶基板の貼り合せ工程においては、ワークに最適な光量の紫外線を照射して、つまり、定常点灯状態で接着剤を硬化し、次のワークが搬送されてくるまでの間は、放電ランプを定格より低い入力で点灯させる待機点灯状態にすることが行われている。
このように点灯状態を切り替える理由は、放電ランプを定常点灯してワークに照射した後に次のワークが搬送されてくるまでの間は、放電ランプを消灯することも考えられるが、その場合、放電ランプの再点灯に時間を要して、ワークの搬送タイミングと放電ランプの定常点灯状態が一致しないという不具合を起こすからである。
そこで、この不具合を解決するために、上記した間歇照射点灯方式が採用されていて、この間歇照射点灯方式の一例としては、ワーク照射時は１２０Ｗ／ｃｍで４０秒間の定常点灯とし、待機時には８０Ｗ／ｃｍで１００秒間の待機点灯として、この待機期間中はシャッターを閉じて光の漏れを防止するといった点灯方式が採用されている。

ところが、かかる間歇照射点灯方式を採用する場合においては、待機状態で温度が下がる封止部の温度が点灯時の発光管の温度上昇に追随できず、十分に温度上昇しないうちに再び待機状態となるといったサイクルの繰り返しとなり、封止部と発光管との温度差は、連続点灯方式の場合よりも更に大きくなってしまい、前記した封止部内の保持用筒体と電極間の微小間隙への金属蒸気の侵入はより一層深刻な問題となっている。
なお、かかる現象を発光管内に水銀を封入した例で示したが、発光物質として水銀以外にハロゲン化金属（メタルハライド）を封入したメタルハライドランプにおいても全く同様な現象が生じる。

特開２００６−１３４７１０号公報

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、内部に一対の電極を有する発光管と、内部に金属箔が埋設された封止部と、該封止部内に挿入されて当該封止部に溶着され、前記電極が挿通されて当該電極を支持する保持用筒体とからなり、前記発光管内には金属発光物質が封入されてなるロングアーク型放電ランプにおいて、発光管内で対流する金属蒸気が、封止部内の保持用筒体と電極との間の微小間隙内に侵入することを防止して、発光管内の発光物質である金属の減少を防いで長時間にわたって高い照度維持率を保つと共に、該金属が金属箔を腐食することを防止した構造を提供せんとするものである。

上記課題を解決するために、この発明では、前記保持用筒体の発光管側先端は、その外表面が封止部に溶着されない領域を有する程度に、前記発光管の発光空間に突出している構造であることを特徴とする。
また、前記保持用筒体の発光管側先端は、外方に向けて拡開していることを特徴とする。
更に、前記放電ランプは、定常点灯状態と、該定常点灯状態より低入力の待機点灯状態を繰り返すものであることを特徴とする。

本発明によれば、封止部内の保持用筒体の先端が発光空間に突出しているので、発光管内で対流する金属蒸気は該保持用筒体の突出先端の外周囲を回ることになり、該金属蒸気が前記保持用筒体と電極との間の微小間隙に侵入することがなく、発光空間内の金属発光物質の減少を防止することができ、長時間にわたって高照度維持率を保つことができる。
また、金属が金属箔を腐食することもない。
こうすることで、より点灯条件の厳しい間歇照射点灯方式のランプにおいても、長時間の高照度維持率を実現できるものである。

本発明の実施例の断面図。 図１の要部拡大断面図。 本発明の他の実施例の要部拡大断面図。 従来のロングアーク型放電ランプの全体図。 図４の一部の断面図。 図５の要部拡大断面図。

図１において、封止部２内に配置された保持用筒体８は、その先端、即ち、発光管側先端８ａが、発光管２の発光空間Ａ内に突出している。
即ち、該保持用筒体８の後方側８ｂの外表面は封止部２に溶着されており、その先端８ａは、その外表面が封止部２に溶着されることなく発光空間Ａ内に突出しているものである。
このように、保持用筒体８は、その外表面が封止部２に溶着される領域８ｂと、封止部２に溶着されずに発光管２の発光空間Ａに突出する領域８ａとを有するものである。
なお、その他の構成については、図５に示す構成と同様である。

上記構成において、図２に示されるように、発光管１の発光空間Ａ内で金属蒸気は熱対流１０をしているが、保持用筒体８の先端８ａが発光管１の発光空間Ａ内に突出しているので、前記熱対流１０はこの先端部８ａの外周を回ることになり、保持用筒体８と電極３との微小間隙Ｓ内に侵入していくことはない。

図３に本発明の他の実施例が示されており、この実施例では、発光管１の発光空間Ａ内に突出する保持用筒体９の先端９ａは、いわゆるラッパ状に、半径方向外方に拡開している。その他の構成は図２の構成と同様である。
この構成によれば、発光管１の発光空間Ａ内の金属蒸気の熱対流１０は、図２と同様に、前記保持用筒体９の先端９ａの外周を回ることになるが、該先端９ａが外方に拡開されていることにより、そのガイド機能がより確実になる。

本発明の効果を実証するための実験を以下の条件で行った。
（本発明ランプ）
図１の構造を有するロングアーク型放電ランプを間歇照射点灯した。
入力：定常点灯時１６０Ｗ／ｃｍ、 待機点灯時８０Ｗ／ｃｍ
定常点灯時：ランプ電力８．８ｋＷ、ランプ電圧５４０Ｖ、
ランプ電流１６．３Ａ
発光物質：Ｆｅ ４ｍｇ、ＴｌＩ ２ｍｇ、ＭｇＩ_２：２．１ｍｇ
保持用筒体の発光管内への突出量：１ｍｍ
（従来ランプ）
保持用筒体が発光管内に突出していない。それ以外は、上記本発明ランプと同仕様。

上記２種類のランプの照度寿命時間を測定した結果が以下の通り。
なお、ここで寿命時間とは、定常点灯状態の初期照度を１００％として、照度が７０％になるまでの時間である。

上記実験結果から分るように、従来ランプにおいては、保持用筒体と電極間の間隙にハロゲン化金属が侵入して５４０時間程度で早期に照度低下を招くとともに、金属箔の腐食が見られた。
これに対し、本発明ランプにおいては、１８００時間以上を経ても前記間隙内へのハロゲン化金属の侵入による照度低下がおきず、かつ、金属箔の腐食も見られなかった。なお、同ランプにおいて、１８２８時間で照度低下が起きたのは、発光管内に封入した金属が酸化物となって発光しなくなったためである。

以上説明したように、本発明に係るロングアーク型放電ランプは、封止部内に配置されて、電極を支持する保持用筒体が、その発光管側先端の外表面が封止部に溶着されない領域を有する程度に、発光管の発光空間に突出している構造であることにより、発光管の発光空間内を対流する金属蒸気が、保持用筒体と電極の間の微小間隙に侵入することが防止され、発光管内で発光物質である金属が減少することがないので、長時間にわたって高照度維持率を保つことができる。
更には、微小間隙への金属の侵入による金属箔の腐食も防止できるものである。
そして、この構成により、金属発光物質が封入されたロングアーク型放電ランプを、点灯条件の厳しい間歇照射点灯方式のランプとして実現することができた。

１ 発光管
Ａ 発光空間
２ 封止部
３ 電極
５ａ、５ｂ 金属箔
８、９ 保持用筒体
８ａ、９ａ 突出先端
１０ 対流
Ｓ 微小間隙

Claims (3)

1. 内部に一対の電極を有する発光管と、内部に金属箔が埋設された封止部と、該封止部内に挿入されて当該封止部に溶着され、前記電極が挿通されて当該電極を支持する保持用筒体とからなり、前記発光管内には金属発光物質が封入されてなるロングアーク型放電ランプにおいて、
   前記保持用筒体の発光管側先端は、その外表面が封止部に溶着されない領域を有する程度に、前記発光管の発光空間に突出している構造であることを特徴とするロングアーク型放電ランプ。
2. 前記保持用筒体の発光管側先端は、外方に向けて拡開していることを特徴とする請求項１に記載のロングアーク型放電ランプ。
3. 前記放電ランプは、定常点灯状態と、該定常点灯状態より低入力の待機点灯状態を繰り返すものであることを特徴とする請求項１または２に記載のロングアーク型放電ランプ。
   
   
   

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