JP2014067572A - マイクロ波無電極ランプ及びこれを使用した照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この照射装置は、マイクロ波発振器と、前記マイクロ波発振器からのマイクロ波の定在波が形成されるマイクロ波空洞と、前記マイクロ波空洞内に配置され、内部にプラズマ形成用の添加物を封入した無電極ランプと、前記無電極ランプからの発光を方向付けして外部へ出射する反射鏡とを備えた照射装置であって、点灯時に前記ランプ内に形成されるプラズマ領域の節となる位置に、該ランプの外周にランプ軸線方向に沿って光拡散領域を形成している。
【選択図】図1C
Description
(照射装置)
図1A〜図1Cは、本実施形態に係るマイクロ波無電極ランプを使用した照射装置の一例を説明する図である。ここで、図1Aは、マイクロ波無電極ランプ照射装置10の斜視図である。矩形筐体4の内部後側には、マグネトロン3が収納され、筐体4には冷却用送風ダクト6が取り付けられている。矩形筐体4の内部前側には、マイクロ波定在波が形成されるマイクロ波空洞5が形成されている。筐体4の前面には光出射口2が形成され、光出射口は導電性メッシュ16が覆っている(図1C参照)。導電性メッシュ16は、マイクロ波に対しては不透過性であるが、マイクロ波空洞からの可視光線及び紫外線に対しては透過性であるので、光出射口2を通って外部へ向かう。
図2A〜図3Bは、図1Aの照射装置に使用される発光管12の一例として無電極ランプを説明する図である。ここで、図2Aは、直管型無電極UVランプ12tを示す図であり、図3Aは、中央部狭小型無電極UVランプ12cを示す図である。このようにランプの形状は、代表的には直管型と中央部狭小型がある。しかし、これに限定されない。ランプの形状は、球状ランプ等であってもよい。
45mgの水銀が封入され、不活性ガスとして30[torr]のアルゴン(Ar)が封入されている。このランプは、出力1,800Wの紫外線照射ランプ(UVランプ)として使用される。しかし、プラズマ形成用の発光物質はこれに限定されない。例えば、水銀とハロゲン化金属等を封入したメタルハライドランプとしてもよい。
このランプ12は、被照射物(ターゲット)の洗浄、殺菌、接着剤の硬化、樹脂の硬化等に使用されている。工場の量産過程では、被照射物は、一般にコンベヤに載せられて、ランプの照射領域を通過する。図4Aは、被照射物18に照射する場合の無電極ランプ12、反射鏡14及び被照射物18のX−Z平面の位置関係を説明する図である。同様に、図4Bは、これらのY−Z平面の位置関係を説明する図である。コンベヤ20に載せられた被照射物18は、ランプ12の照射を受けながら、矢印方向(Y軸方向)に進む。
本実施形態では、このような問題を解決し、被照射物18の表面でX軸方向に沿って配光特性が均一になるように、無電極ランプ12の一部に光拡散領域を形成している。光拡散領域は、被照射物の光照射の強い部分に位置的に対応するランプの部分を覆うように形成する。
図6A〜図6Dにより、光拡散領域を形成したランプを、放物面反射鏡及び楕円面反射鏡を使用したときの照射面の照度分布を説明する。比較例として、光拡散領域が無いランプの照度分布も示している。
図6Aは、比較例として、放物面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域無しの無電極ランプ照射装置の照度分布である。右側の数字は、光強度を表し、単位は任意単位 (a.u.=arbitrary unit)である。これに対し、図6Bは、放物面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域有りの無電極ランプ照射装置の照度分布である。光拡散領域無しの場合(図6A)を見ると、被照射面に平行光を照射する放物面反射鏡の場合でも、X軸方向に沿って、両端部に比較して中央部に一層強い光が照射されている。これが、光拡散領域有りの場合(図6B)になると、光強度の強い範囲の面積が狭まっている。
図6Cは、比較例として、楕円面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域無しの無電極ランプ照射装置の照度分布である。これに対し、図6Dは、楕円面反射鏡と組み合わせた、光拡散領域有りの無電極ランプ照射装置の照度分布である。図6C(楕円面反射鏡の場合)では、図6A(放物面反射鏡の場合)と比較して、Y軸方向の照度分布が非常に狭く集光されている。
(1) マグネトロンに使用されている周波数2,450MHzは、法的規制によるものである。従って、この規制が拡大又は変更されたとき、当然に、1波長の長さλも変更される。
本実施形態は、次のような利点・効果を奏する。
(1) 発光管の長軸方向で定在波の節となる位置の発光管外周に光拡散領域を有することにより、節近傍からはプラズマからの直接光が遮断され拡散光のみが被照射物に達し、それ以外の両端部分では直接光及び反射鏡からの光が被照射物に達する。その結果、被照射物における光強度分布のムラ発生を抑制できる。また、節部近傍における不安定な放電の照射面像を適度に暈すことができる。更に、発光管空間内で形成されるプラズマからの光線の一部は、発光管外周面の光拡散領域にて反射して、発光管空間内に再入射されるため、温度上昇を助長し、封入された添加物の蒸発を促進させる。
Claims (9)
- マイクロ波無電極ランプにおいて、
前記ランプ内には、プラズマ形成用の添加物が封入されており、
点灯時に前記ランプ内に形成されるプラズマ領域の節となる位置に、該ランプの外周にランプ軸線方向に沿って光拡散領域を形成したことを特徴とするランプ。 - 請求項1に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
前記ランプの内部空間の軸線方向の長さは、使用するマイクロ波の波長と同じ長さである、ランプ。 - 請求項1又は2に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
前記光拡散領域のランプ軸線方向の長さL3は、前記使用するマイクロ波の波長λに対して、0<L3≦λ/2の範囲にある、ランプ。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
前記光拡散領域は、ランプガラス管の外周面又は内周面に対して、機械的処理、化学的処理又は両者の組み合わせにより形成する、ランプ。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のマイクロ波無電極ランプにおいて、
前記光拡散領域は、ランプに対して、光拡散処理を施した部材を取り付けることにより形成する、ランプ。 - マイクロ波発振器と、
前記マイクロ波発振器からのマイクロ波の定在波が形成されるマイクロ波空洞と、
前記マイクロ波空洞内に配置され、内部にプラズマ形成用の添加物を封入した無電極ランプと、
前記無電極ランプからの発光を方向付けして外部へ出射する反射鏡とを備えた照射装置において、
点灯時に前記ランプ内に形成されるプラズマ領域の節となる位置に、該ランプの外周にランプ軸線方向に沿って光拡散領域を形成した、照射装置。 - 請求項6に記載の照射装置において、
前記光拡散領域のランプ軸線方向の長さL3は、前記使用するマイクロ波の波長λに対して、0<L3≦λ/2の範囲にある、照射装置。 - 請求項6又は7に記載の照射装置において、
前記マイクロ波発振器は、マグネトロン、クライストロン、進行波管(TWT)、ジャイロトロン又はガンダイオードを用いた回路のいずれかである、照射装置。 - 請求項6〜8のいずれか一項に記載の照射装置において、
前記光拡散領域は、光拡散領域を形成しない場合のランプ軸線方向の光強度に応じて、その濃度を変えている、照射装置。
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JPH07220685A (ja) * | 1994-01-31 | 1995-08-18 | Toshiba Lighting & Technol Corp | 反射形放電灯およびその点灯装置 |
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