JP2012212836A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、発光管の封止部のクラックの発生や金属箔の破断の発生を防止することができる放電ランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】発光部の両端に箔シール構造の封止部が形成されてなる発光管を有するロングアーク型の放電ランプ１０と、この放電ランプに給電する給電装置２０とを備えてなり、前記放電ランプが、前記給電装置によって、フル点灯モードと、このフル点灯モードによる供給電力より小さい電力を供給するスタンバイ点灯モードとを切り替えて点灯されると共に、前記フル点灯モードによる供給電力が定照度制御される放電ランプ点灯装置であって、前記フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、これに応じて前記スタンバイ点灯モードによる供給電力が大きくなるよう制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、フル点灯モードと、このフル点灯モードより低い電力を供給するスタンバイ点灯モードとを切り替えて放電ランプを点灯する放電ランプ点灯装置に関するものである。

現在、例えば光硬化性接着剤等の硬化処理やプリント基板などの露光処理においては、光照射装置が利用されており、この光照射装置における光源としては、ロングアーク型の放電ランプが広く用いられている。このロングアーク型の放電ランプは、直管状の発光部の両端に金属箔が埋設された箔シール構造の封止部が形成されてなる発光管内に、一対の電極が互いに対向するよう配置されて構成されている。
このような光照射装置においては、一の被照射処理物に対する光照射処理が終了した後、後続の被照射処理物に対する光照射処理を行う前までの間の電力消費を少なくするため、被照射処理物に対して光照射処理を行うフル点灯モードと、このフル点灯モードより低い電力、例えばフル点灯モードによる供給電力の３０〜７０％の電力を供給するスタンバイ点灯モードとを切り替えて放電ランプを点灯する放電ランプ点灯装置を備えてなるものが知られている（特許文献１参照。）。

而して、このような光照射装置に用いられる放電ランプ点灯装置においては、フル点灯モードにおいて放電ランプに一定の値の電力を供給する場合には、放電ランプを長時間点灯すると、当該放電ランプの照度が低下するため、被照射処理物に対する光照射量を一定の値に維持するために、放電ランプの供給電力は定照度制御される。

特開２００９−１０４８３９号公報

しかしながら、上記の放電ランプ点灯装置においては、フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、発光管の封止部にクラックが発生したり、封止部に埋設された金属箔における電極との接続部分に破断が生じたりする、という問題があることが判明した。これは、フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、フル点灯モードによる供給電力とスタンバイ点灯モードによる供給電力との差が過度に大きくなることにより、フル点灯モードからスタンバイ点灯モードに切り替えられたときに放電ランプに急激な温度変化が生じるためであると考えられる。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、フル点灯モードとスタンバイ点灯モードとを切り替えて放電ランプを点灯すると共に、フル点灯モードによる供給電力が定照度制御される放電ランプ点灯装置において、フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときにも、発光管の封止部におけるクラックの発生や金属箔の破断の発生を防止することができる放電ランプ点灯装置を提供することにある。

本発明の放電ランプ点灯装置は、発光部の両端に箔シール構造の封止部が形成されてなる発光管を有するロングアーク型の放電ランプと、この放電ランプに給電する給電装置とを備えてなり、前記放電ランプが、前記給電装置によって、フル点灯モードと、このフル点灯モードによる供給電力より小さい電力を供給するスタンバイ点灯モードとを切り替えて点灯されると共に、前記フル点灯モードによる供給電力が定照度制御される放電ランプ点灯装置であって、
前記フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、これに応じて前記スタンバイ点灯モードによる供給電力が大きくなるよう制御されることを特徴とする。

本発明の放電ランプ点灯装置においては、前記スタンバイ点灯モードによる供給電力と前記フル点灯モードによる供給電力との差が定格電力に対して５０％以下であることが好ましい。

本発明の放電ランプ点灯装置によれば、フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、これに応じてスタンバイ点灯モードによる供給電力が大きくなるよう制御されることにより、フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときにも、フル点灯モードによる供給電力とスタンバイ点灯モードによる供給電力との差が過度に大きくなることがないため、フル点灯モードからスタンバイ点灯モードに切り替えられたときに放電ランプに急激な温度変化が生じることが抑制される。その結果、発光管の封止部におけるクラックの発生や金属箔の破断の発生を防止することができ、従って、放電ランプにおいて長い使用寿命が得られる。

本発明の放電ランプ点灯装置の一例における構成を示す説明図である。 図１に示す放電ランプ点灯装置における放電ランプの構成を示す説明図である。

以下、本発明の放電ランプ点灯装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の放電ランプ点灯装置の一例における構成を示す説明図である。この放電ランプ点灯装置は、ロングアーク型の放電ランプ１０と、この放電ランプ１０に電力を供給する給電装置２０とを備えてなるものである。

放電ランプ１０は、図２に示すように、直管状の発光部１２の両端の各々に箔シール構造の封止部１３が形成された発光管１１を有し、この発光管１１における発光部１２内には、それぞれタングステンよりなる一対の電極１４，１５が互いに対向するよう配置されて構成されている。
具体的に説明すると、一対の電極１４，１５の各々は、発光管１１の管軸方向に沿って伸びる棒状の軸部１４ｂ，１５ｂと、この軸部１４ｂ，１５ｂの各々の先端に連続して形成された円柱状の頭部１４ａ，１５ａとにより構成されており、それぞれの頭部１４ａ，１５ａが互いに対向するよう配置されると共に、各軸部１４ｂ，１５ｂの基端部分が封止部１３の各々に埋設されることによって保持されている。発光管１１における封止部１３の各々の内部には、モリブデンよりなる金属箔１６，１７が気密に埋設され、金属箔１６，１７の各々の一端には、一対の電極１４，１５の各々における軸部１４ｂ，１５ｂの基端が例えばスポット溶接によって溶接されて電気的に接続されており、一方、金属箔１６，１７の他端には、封止部１３の外端から外方に突出する外部リード１８，１９が例えばスポット溶接によって溶接されて電気的に接続されている。

発光管１１は例えば石英ガラスにより構成され、この発光管１１の発光部１２内には、例えば、水銀および発光物質、ハロゲンおよび希ガスが封入されている。
発光物質としては、鉄、コバルト、ニッケル、鉛、ガリウム、マグネシウム、錫、タリウム、マンガン等のを用いることができる。
ハロゲンとしては、ヨウ素を用いることが好ましい。
希ガスとしては、アルゴンガスを用いることが好ましい。

このような放電ランプ１０の具体的な寸法の一例を示すと、発光管１１における発光部１２の長さが１１００ｍｍ、外径が２６．１ｍｍ、内径が２２．５ｍｍ（肉厚が１．８ｍｍ）、電極間距離が１１００ｍｍである。

給電装置２０は、フル点灯モードと、このフル点灯モードによる供給電力より小さい電力を供給するスタンバイ点灯モードとを切り替えて放電ランプ１０を点灯する機能を有すると共に、フル点灯モードによる供給電力を定照度制御する、すなわちフル点灯モードによる供給電力を放電ランプ１０からの光による照度が一定の値になるよう制御する機能を有するものである。
この例の給電装置２０は、放電ランプ１０に矩形波電圧および電流を供給するランプ電源２１と、このランプ電源２１を制御する制御機構２２と、ランプ電源２１から放電ランプ１０に供給される電力の電圧値および電流値を測定する電力モニター２３と、放電ランプ１０からの光の照度を測定する照度計２４とにより構成されている。
制御機構２２は、ランプ電源２１、電力モニター２３および照度計２４の各々に接続されており、この制御機構２２によって、フル点灯モードとスタンバイ点灯モードとが切り替えられると共に、電力モニター２３および照度計２４からの出力信号に基づいて、ランプ電源２１から放電ランプ１０に供給される電力が制御される。

ここで、フル点灯モードによる供給電力の定照度制御は、電力モニター２３および照度計２４からの出力信号に基づいて連続的に実行されてもよいが、照度が特定の値に低下したときに供給電力を増加するよう段階的に実行されてもよい。例えば照度計２４によって検出される照度（以下、「検出照度」という。）が初期照度の９５％に低下するまで一定の供給電力で放電ランプ１０を点灯し、検出照度が初期照度の９５％に達したときに、当該検出照度が初期照度と同等となるよう供給電力を制御してもよい。

そして、本発明の放電ランプ点灯装置においては、フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、これに応じてスタンバイ点灯モードによる供給電力が大きくなるよう制御される。具体的には、フル点灯モードからスタンバイ点灯モードに切り替えられるときに、フル点灯モードによる供給電力とスタンバイ点灯モードによる供給電力との差が、予め設定された値（以下、「最大電力差」という。）を超えないよう、当該スタンバイ点灯モードによる供給電力が制御される。
ここで、最大電力差は、放電ランプ１０の仕様や放電ランプ１０に実際に供給される電力の値などに応じて適宜設定されるが、例えば定格電力が電極間距離の単位長さ当たり１６０Ｗ／ｃｍの放電ランプ１０を用いる場合には、最大電力差は、定格電力に対して５０％以下とされることが好ましい。

スタンバイ点灯モードによる供給電力は、通常、フル点灯モードによる供給電力の３０〜７０％の範囲で設定されるが、消費電力の低減化の観点から、フル点灯モードによる供給電力の５０％以下であることが好ましい。
また、スタンバイ点灯モードによる供給電力は、電極間距離の単位長さ当たり５０Ｗ／ｃｍ以上であることが好ましい。この供給電力が過小である場合には、放電ランプ１０を点灯させることが困難となることがある。

このような放電ランプ点灯装置によれば、フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、これに応じてスタンバイ点灯モードによる供給電力が大きくなるよう制御されることにより、フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときにも、フル点灯モードによる供給電力とスタンバイ点灯モードによる供給電力との差が過度に大きくなることがないため、フル点灯モードからスタンバイ点灯モードに切り替えられたときに放電ランプ１０に急激な温度変化が生じることが抑制される。その結果、発光管１１の封止部１３におけるクラックの発生や金属箔１６，１７の破断の発生を防止することができ、従って、放電ランプ１０において長い使用寿命が得られる。

図２に示す構成に従い、下記の仕様の放電ランプを作製した。
・発光管（１１）は石英ガラス製で、発光部（１２）の長さが１１００ｍｍ、発光部（１２）の外径が２６．１ｍｍ、発光部（１２）の内径が２２．５ｍｍ（肉厚が１．８ｍｍ）、発光部（１２）の内容積が４５０ｃｍ³ であり、封止部（１３）の長さが３０ｍｍ、外径が１０ｍｍである。
・電極の各々はタングステン製で、電極間距離が１１００ｍｍである。
・金属箔（１６，１７）は、モリブデン製で、厚みが０．０２５ｍｍで幅が５ｍｍのものを２枚使用した２枚箔シールである。
・発光管内には、水銀７５ｍｇ、鉄４．８ｍｇ、ヨウ素１５ｍｇおよび静圧で６ｋＰａのアルゴンガスが封入されている。
・定格電力が１７．６ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たりの定格電力が１６０Ｗ／ｃｍ）である。

〈実験例１〉
フル点灯モードによる供給電力が１４．８５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり１３５Ｗ／ｃｍ）、スタンバイ点灯モードによる供給電力が５．５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり５０Ｗ／ｃｍ）の条件で、上記の放電ランプを、フル点灯モードで３０秒間点灯した後にスタンバイ点灯モードで３０秒間点灯する操作を繰り返しながら合計で３００時間点灯させる連続点灯試験を行った。
次いで、フル点灯モードによる供給電力を１７．６ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり１６０Ｗ／ｃｍ）に変更すると共に、スタンバイ点灯モードによる供給電力を８．２５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり７５Ｗ／ｃｍ）に変更し、この条件で、上記と同様の連続点灯試験を行った。
以上において、フル点灯モードによる供給電力とスタンバイ点灯モードによる供給電力との差は９．３５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり８５Ｗ／ｃｍ）である。
上記の試験が終了した後、放電ランプにおける発光管の封止部を観察したところ、クラックや金属箔の破断は認められなかった。

〈実験例２〉
フル点灯モードによる供給電力が１４．８５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり１３５Ｗ／ｃｍ）、スタンバイ点灯モードによる供給電力が５．５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり５０Ｗ／ｃｍ）の条件で、上記の放電ランプを、フル点灯モードで３０秒間点灯した後にスタンバイ点灯モードで３０秒間点灯する操作を繰り返しながら合計で３００時間点灯させる連続点灯試験を行った。
次いで、フル点灯モードおよびスタンバイ点灯モードによる供給電力を、それぞれ５５０Ｗ（電極間距離の単位長さ当たり５Ｗ／ｃｍ）ずつ増加して上記と同様の連続点灯試験を行った。このように、フル点灯モードおよびスタンバイ点灯モードによる供給電力を増加して連続点灯試験を行う操作をフル点灯モードの供給電力が１７．６ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり１６０Ｗ／ｃｍ）に達するまで行った。
以上において、フル点灯モードによる供給電力とスタンバイ点灯モードによる供給電力との差は９．３５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり８５Ｗ／ｃｍ）である。
上記の試験が終了した後、放電ランプにおける発光管の封止部を観察したところ、クラックや金属箔の破断は認められなかった。

〈比較実験例１〉
フル点灯モードによる供給電力が１４．８５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり１３５Ｗ／ｃｍ）、スタンバイ点灯モードによる供給電力が６．６ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり６０Ｗ／ｃｍ）の条件で、上記の放電ランプを、フル点灯モードで３０秒間点灯した後にスタンバイ点灯モードで３０秒間点灯する操作を繰り返しながら合計で３００時間点灯させる連続点灯試験を行った。
次いで、フル点灯モードによる供給電力を、５５０Ｗ（電極間距離の単位長さ当たり５Ｗ／ｃｍ）ずつ増加して上記と同様の連続点灯試験を行った。このように、フル点灯モードによる供給電力のみを増加して連続点灯試験を行う操作を繰り返したところ、フル点灯モードの供給電力が１６．５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり１５０Ｗ／ｃｍ）の条件（フル点灯モードによる供給電力とスタンバイ点灯モードによる供給電力との差が９．９ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり９０Ｗ／ｃｍ）となる条件）で連続点灯試験を行ったときに、放電ランプにおける発光管の封止部にクラックが発生したことが確認された。

〈比較実験例２〉
フル点灯モードによる供給電力が１５．９５ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり１４５Ｗ／ｃｍ）、スタンバイ点灯モードによる供給電力が７．７ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり７０Ｗ／ｃｍ）の条件で、上記の放電ランプを、フル点灯モードで３０秒間点灯した後にフル点灯モードで３０秒間点灯する操作を繰り返しながら合計で３００時間点灯させる連続点灯試験を行った。
次いで、フル点灯モードによる供給電力を、５５０Ｗ（電極間距離の単位長さ当たり５Ｗ／ｃｍ）ずつ増加して上記と同様の連続点灯試験を行った。このように、フル点灯モードによる供給電力のみを増加して連続点灯試験を行う操作を繰り返したところ、フル点灯モードの供給電力が１７．６ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり１６０Ｗ／ｃｍ）の条件（フル点灯モードによる供給電力とスタンバイ点灯モードによる供給電力との差が９．９ｋＷ（電極間距離の単位長さ当たり９０Ｗ／ｃｍ）となる条件）で連続点灯試験を行ったときに、放電ランプにおける発光管の封止部にクラックが発生したことが確認された。

以上の結果から明らかなように、フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、これに応じてスタンバイ点灯モードによる供給電力が大きくなるよう制御されることにより、発光管の封止部におけるクラックの発生や金属箔の破断の発生が防止されることが確認された。

１０ 放電ランプ
１１ 発光管
１２ 発光部
１３ 封止部
１４，１５ 電極
１４ａ，１５ａ 頭部
１４ｂ，１５ｂ 軸部
１６，１７ 金属箔
１８，１９ 外部リード
２０ 給電装置
２１ ランプ電源
２２ 制御機構
２３ 電力モニター
２４ 照度計

Claims (2)

1. 発光部の両端に箔シール構造の封止部が形成されてなる発光管を有するロングアーク型の放電ランプと、この放電ランプに給電する給電装置とを備えてなり、前記放電ランプが、前記給電装置によって、フル点灯モードと、このフル点灯モードによる供給電力より小さい電力を供給するスタンバイ点灯モードとを切り替えて点灯されると共に、前記フル点灯モードによる供給電力が定照度制御される放電ランプ点灯装置であって、
   前記フル点灯モードによる供給電力が大きくなったときに、これに応じて前記スタンバイ点灯モードによる供給電力が大きくなるよう制御されることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
2. 前記スタンバイ点灯モードによる供給電力と前記フル点灯モードによる供給電力との差が定格電力に対して５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。

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