JPH07326323A - Metallic vapor discharge lamp - Google Patents

Metallic vapor discharge lamp

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JPH07326323A
JPH07326323A JP13956594A JP13956594A JPH07326323A JP H07326323 A JPH07326323 A JP H07326323A JP 13956594 A JP13956594 A JP 13956594A JP 13956594 A JP13956594 A JP 13956594A JP H07326323 A JPH07326323 A JP H07326323A
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JP
Japan
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lamp
electrode
core rod
diameter
tube
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Application number
JP13956594A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Endo
真一 遠藤
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Iwasaki Denki KK
Original Assignee
Iwasaki Denki KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a lengthy type high output metallic vapor discharge lamp for vertical lighting in which the fusion of an electrode is suppressed to improve the life characteristic. CONSTITUTION:This metallic vapor discharge lamp is formed of an arc tube 1 in which the light emitting length L corresponding to the distance between a pair of electrodes 2a, 2b provided on both ends of the arc tube 1 exceeds 15 times the tube bore diameter D of the arc tube 1, and the tube axis is arranged in the vertical direction. When the diameter of the core bar of the electrode arranged on the lower side is d (mm), and the lamp current is I (A), the diameter (d) of the electrode core bar to the lamp current is set so as to satisfy the range of 5<=I/pi(d/2)<2=11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバー用被覆
材などの紫外線硬化装置に用いられる鉛直点灯用金属蒸
気放電灯の寿命特性の改善に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement of life characteristics of a vertical lighting metal vapor discharge lamp used for an ultraviolet curing device such as a coating material for an optical fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、光通信などに使用される光ファ
イバーにおいては、表面の傷やちりによる強度劣化を防
止するために、線引き後、直ちに紫外線硬化性のシリコ
ン,エポキシ,ウレタン樹脂などを用いて、厚さ数μm
の被覆が施される。図5は、かかる光ファイバーの線引
き装置の構成を模式的に示す図である。図5に示すよう
に、線引き装置は、プリフォームされたファイバー母材
11の周囲に加熱炉12が設けられ、母材11の下端から鉛直
の下方向へ向かって、線径測定器13,UV硬化性樹脂被
覆器14,UV硬化装置15,キャプスタンローラ16,巻取
りドラム17へとファイバーが導かれるようになってい
る。なお図5において、18はUV硬化装置15内に配置さ
れたUVランプ,19は反射板,20はN2 置換用石英管で
ある。
2. Description of the Related Art Generally, in an optical fiber used for optical communication or the like, in order to prevent strength deterioration due to scratches or dust on the surface, immediately after drawing, ultraviolet curable silicone, epoxy, urethane resin, etc. are used. , Thickness of a few μm
Is applied. FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of such an optical fiber drawing apparatus. As shown in FIG. 5, the drawing device is a preformed fiber base material.
A heating furnace 12 is provided around the periphery of the base material 11, and a wire diameter measuring device 13, a UV curable resin coating device 14, a UV curing device 15, a capstan roller 16, and a winding member are provided from the lower end of the base material 11 in a vertically downward direction. The fibers are led to the take-up drum 17. In FIG. 5, 18 is a UV lamp arranged in the UV curing device 15, 19 is a reflecting plate, and 20 is a quartz tube for N 2 substitution.

【0003】このように構成された線引き装置におい
て、線引き速度は、通常数十〜数百m/分であり、この
ような速度を実現するためにUV硬化装置15には、数k
WクラスのUVランプ18が1灯もしくは2灯以上並べて
使用される。また図5から明らかなように、UV硬化装
置15内に設置されるUVランプ18の管軸は、光ファイバ
ーの線引き方向と平行な鉛直の姿勢で点灯使用される。
In the thus constructed wire drawing apparatus, the wire drawing speed is usually several tens to several hundreds m / min. In order to realize such a speed, the UV curing device 15 has several k
One or two or more W-class UV lamps 18 are used side by side. Further, as is clear from FIG. 5, the tube axis of the UV lamp 18 installed in the UV curing device 15 is lit and used in a vertical posture parallel to the drawing direction of the optical fiber.

【0004】このようなUV硬化装置にUVランプとし
て使用される金属蒸気放電灯は、図6に示すように、石
英ガラス製の管内径Dを20mmとした発光管21の両端に、
高融点材料からなる一対の電極22a,22bを約25cmの距
離Lをおいて設け、発光管21内には水銀と希ガスの他
に、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,マンガンなどのハロゲン化物のう
ち少なくとも一種以上が添加され、気密性を保ち且つ導
電性をもたせるためのモリブデン箔23a,23bを介して
密封して構成されている。そして、約4kWの入力で点
灯され、紫外線硬化樹脂の硬化に有効な250 〜450 mmの
波長の光を発生するようになっている。
As shown in FIG. 6, a metal vapor discharge lamp used as a UV lamp in such a UV curing device has, as shown in FIG. 6, both ends of an arc tube 21 having a tube inner diameter D of 20 mm.
A pair of electrodes 22a, 22b made of a high melting point material are provided at a distance L of about 25 cm, and in the arc tube 21, in addition to mercury and rare gas, iron, cobalt, nickel, lead, gallium, magnesium, tin, At least one or more halides such as thallium and manganese are added, and they are hermetically sealed via molybdenum foils 23a and 23b for maintaining airtightness and conductivity. Then, it is turned on by an input of about 4 kW and emits light having a wavelength of 250 to 450 mm, which is effective for curing the ultraviolet curable resin.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
ーの線引き装置においては、約4kWのUVランプで
は、UV硬化性樹脂を硬化させるには1灯では不十分な
ため、複数のランプを使用するのが一般的であり、光フ
ァイバーの品質管理にはUVランプのUV出力管理や寿
命管理が重要な要因となる。更に光ファイバーの線引き
速度を上げるためには、高出力のランプをなるべく少な
い灯数で使用する方が、品質、コスト、メンテナンスの
面で有利となる。そのため、UVランプには、長寿命
化、高出力化、長尺化が要求されている。
By the way, in the optical fiber drawing apparatus, a UV lamp of about 4 kW is not enough to cure the UV curable resin, so that it is necessary to use a plurality of lamps. In general, UV output control and life control of UV lamps are important factors for quality control of optical fibers. Further, in order to increase the drawing speed of the optical fiber, it is advantageous in terms of quality, cost, and maintenance to use a high-output lamp with a minimum number of lamps. Therefore, UV lamps are required to have a long life, high output, and a long length.

【0006】このような要請により、発光長を750 mm、
ランプ電力を12kWとした長尺高出力のUVランプを作
成し、鉛直点灯したところ、下側に配置された電極は損
耗が激しく、約300 時間の点灯時間で、電極はその半分
以上が溶融し崩れ落ちて、石英ガラス製の発光管下側の
カップ部に堆積した。そしてカップ部に堆積した金属塊
は、電極からの熱伝導やアークからの放射を受けて加熱
され、接触する石英ガラスの表面を軟化させたり、結晶
化させたりする。発光管の軟化した部分は点灯中数気圧
の内圧を受けるため膨らみ、結晶化作用との相乗効果に
よって、ついにはリークに至るという問題があり、ラン
プの寿命が短くなってしまうという欠点があった。
Due to such a request, the emission length is 750 mm,
When a long high-power UV lamp with a lamp power of 12 kW was created and vertically lit, the electrodes located below were severely worn, and after about 300 hours of lighting, more than half of the electrodes melted. It collapsed and accumulated in the cup portion below the arc tube made of quartz glass. The metal mass deposited on the cup is heated by heat conduction from the electrode and radiation from the arc, and softens or crystallizes the surface of the contacting quartz glass. The softened part of the arc tube swells because it receives an internal pressure of several atmospheres during lighting, and there is a problem that it eventually leaks due to a synergistic effect with the crystallization effect, which has the drawback of shortening the life of the lamp. .

【0007】このような問題は、一般的な発光長250 m
m、管内径20mm、ランプ電力4kWのUVランプには発
生しないので、この原因を調べるために、電極芯棒径を
2mmとし、管内径Dを20mmと27mmで、発光長Lを125 mm
〜750 mmに変化させたUVランプを作成し、点灯試験し
たところ、表1に示すような結果が得られた。
Such a problem is caused by a general emission length of 250 m.
It does not occur in a UV lamp with m, tube inner diameter 20 mm, and lamp power 4 kW. To investigate the cause, the electrode core rod diameter is 2 mm, the tube inner diameter D is 20 mm and 27 mm, and the light emission length L is 125 mm.
When a UV lamp having a size of up to 750 mm was prepared and a lighting test was performed, the results shown in Table 1 were obtained.

【0008】[0008]

【表1】 [Table 1]

【0009】この表1に示す結果から、電極が溶融して
寿命が短縮するという上記問題は、発光長Lが管内径D
の約15倍以上となるような比較的細長いランプに発生す
る特有の問題であることがわかる。
From the results shown in Table 1, the above problem that the electrode is melted and the life is shortened is that the emission length L is the tube inner diameter D.
It can be seen that this is a peculiar problem that occurs in a comparatively long and narrow lamp that is about 15 times larger than.

【0010】このように発光長が管内径の約15倍以上と
なる比較的細長いランプが、リークを生じランプ寿命を
短くする原因は、次のように考えられる。すなわち、一
般にUVランプをその管軸が鉛直な姿勢で点灯すると、
金属ハロゲン化物は対流と重力の影響を受け発光管の下
側にたまりやすくなる。そして発光長の長いランプほど
封入される金属ハロゲン化物の総量は多くなるが、発光
長が長いため対流が起こりにくく、そのため下側の電極
近傍でのハロゲンの分圧が高くなる。それにより、電極
と添加物の反応が推進され、電極芯棒の先端や芯棒の放
熱用に巻かれたコイルの材質であるタングステンは、点
灯中に溶融と再結晶を繰り返してもろくなり、崩れて発
光管下端のカップ部に不規則な形状の金属塊となって落
下する。崩れ落ちた金属塊は、カップ部の最下点である
電極芯棒の回りに堆積し始める。このような状態でラン
プを再点灯させると、起動時には金属塊の部分から放電
が始まり、放電によって過熱された金属塊は、接してい
る石英ガラスの温度上昇を促し、結晶化や熱変形を引き
起こし、数百時間のオーダーでカップ部は熱的なダメー
ジを受け、ついにはリークし、ランプが不点となるもの
と考えられる。一方、熱的な容量の小さな金属塊のアー
クスポットから金属の蒸気が発生して拡散し、発光管の
管壁に付着して石英ガラスの紫外線透過率を低下させ、
UV硬化装置に用いた場合には、樹脂の硬化に必要な紫
外線出力が得られなくなるという問題も生じる。
The reason why the comparatively elongated lamp having a light emission length of about 15 times or more of the inner diameter of the tube causes a leak and shortens the life of the lamp is considered as follows. That is, in general, when a UV lamp is lit with its tube axis in a vertical posture,
Metal halides are easily affected by convection and gravity and accumulate in the lower side of the arc tube. The longer the emission length of the lamp is, the larger the total amount of the metal halide enclosed is. However, since the emission length is long, convection is less likely to occur, so that the halogen partial pressure near the lower electrode is increased. As a result, the reaction between the electrode and the additive is promoted, and tungsten, which is the material of the tip of the electrode core rod and the coil wound for heat dissipation of the core rod, becomes brittle even if it is repeatedly melted and recrystallized during lighting and collapses. As a result, an irregularly shaped metal block falls into the cup section at the lower end of the arc tube and falls. The collapsed metal lumps start to accumulate around the electrode core rod, which is the lowest point of the cup portion. When the lamp is turned on again in such a state, at the time of start-up, discharge starts from the metal lump portion, and the metal lump overheated by the discharge promotes the temperature rise of the quartz glass in contact with it, causing crystallization and thermal deformation. It is thought that the cup part receives thermal damage on the order of hundreds of hours and eventually leaks, causing the lamp to become a defect. On the other hand, metal vapor is generated and diffused from the arc spot of the metal block with a small thermal capacity, and adheres to the tube wall of the arc tube to reduce the ultraviolet transmittance of the quartz glass,
When it is used in a UV curing device, there is a problem that the ultraviolet ray output required for curing the resin cannot be obtained.

【0011】本発明は、発光長が管内径の15倍以上とな
る比較的細長い金属蒸気放電灯を鉛直点灯させた場合に
生じる上記問題点を解消するためになされたもので、電
極の溶融を抑制し、寿命特性を向上させた長尺型高出力
の鉛直点灯用の金属蒸気放電灯を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems that occur when a relatively elongated metal vapor discharge lamp having a light emission length of 15 times or more the inner diameter of a tube is lit vertically. It is an object of the present invention to provide a long-type high-output metal vapor discharge lamp for vertical lighting, which is suppressed and has improved life characteristics.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、発光管の両端に設けた電極間の
距離に対応する発光長が発光管の管内径の15倍を超える
発光管からなり、管軸を鉛直方向に配置して点灯される
金属蒸気放電灯において、下側に配置される電極芯棒の
直径をd(mm)とし、ランプ電流をI(A)としたと
き、5≦I/π(d/2)2 ≦11の範囲を満足するよう
に、ランプ電流に対する電極芯棒の直径を設定するもの
である。
In order to solve the above problems, the present invention has an emission length corresponding to the distance between electrodes provided at both ends of the arc tube which is more than 15 times the inner diameter of the arc tube. In a metal vapor discharge lamp consisting of an arc tube and lit with its tube axis arranged in the vertical direction, the diameter of the lower electrode core rod is d (mm), and the lamp current is I (A). At this time, the diameter of the electrode core rod with respect to the lamp current is set so as to satisfy the range of 5 ≦ I / π (d / 2) 2 ≦ 11.

【0013】このように、I/π(d/2)2 の値、す
なわち電極芯棒の電流密度を5〜11(A/mm2 )の範囲
に設定することにより、発光長が管内径の15倍を越える
長尺高出力の金属蒸気放電灯において、鉛直に配置して
点灯された場合でも、下部電極において、アークスポッ
トが放熱用コイルに移動してコイルが溶融したり、ある
いはスパッタを生じたりせず、長寿命化を計ることがで
きる。
As described above, by setting the value of I / π (d / 2) 2 , that is, the current density of the electrode core rod within the range of 5 to 11 (A / mm 2 ), the emission length is set to the tube inner diameter. In a long and high-power metal vapor discharge lamp that exceeds 15 times, even if it is placed vertically and lit, the arc spot moves to the heat radiation coil and the coil melts or spatters at the lower electrode. It is possible to extend the life of the product.

【0014】[0014]

【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明にかかる金属蒸気放電灯の第1実施例の紫外線硬化用
メタルハライドランプ(以下UVメタルハライドランプ
という)を示す概略図で、図2はその下部電極部分を示
す拡大断面図である。両図において、1は全長が850 mm
で管内径Dが20mmの石英ガラス製発光管で、該発光管1
の両端には電極間距離(発光長)Lが750 mmになるよう
に一対の電極2a,2bを備え、10数torrのアルゴンガ
スと水銀と、鉄及び錫のハロゲン化物を封入し、気密性
を保ち且つ導電性をもたせるためのモリブデン箔3a,
3bを介して密封して、負荷160 W/cm、ランプ電力12
kW、ランプ電圧1300V、ランプ電流10Aの定格を有す
るUVメタルハライドランプを構成している。そして、
電極2a,2bは、直径1.5 mm、長さ20mmのタングステ
ン芯棒4に、線径0.7 mmのタングステン線をコイル長さ
6.5 mmに2重巻回した放熱用コイル5を芯棒4の先端か
ら1.5 mm離して配置し、且つコイル5の隙き間には熱電
子を放出しやすくするため電子放出性物質を保持して構
成している。なお、図2において、6は下側カップ部で
ある。
EXAMPLES Next, examples will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an ultraviolet curing metal halide lamp (hereinafter referred to as UV metal halide lamp) of a first embodiment of a metal vapor discharge lamp according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a lower electrode portion thereof. . In both figures, 1 has a total length of 850 mm
Is a quartz glass arc tube with a tube inner diameter D of 20 mm.
A pair of electrodes 2a and 2b are provided at both ends of the so that the distance L between the electrodes (light emission length) becomes 750 mm, and argon gas and mercury of 10 torr or more and halides of iron and tin are sealed to ensure airtightness. Molybdenum foil 3a for maintaining the conductivity and giving conductivity,
Sealed through 3b, load 160 W / cm, lamp power 12
A UV metal halide lamp having a rating of kW, lamp voltage of 1300 V and lamp current of 10 A is constructed. And
For the electrodes 2a and 2b, a tungsten core rod 4 having a diameter of 1.5 mm and a length of 20 mm is used, and a tungsten wire having a wire diameter of 0.7 mm is coil-length.
The heat-dissipating coil 5 double-wound to 6.5 mm is placed 1.5 mm away from the tip of the core rod 4, and an electron-emitting substance is held in the gap of the coil 5 to facilitate the emission of thermoelectrons. Are configured. In addition, in FIG. 2, 6 is a lower cup part.

【0015】このように構成したUVメタルハライドラ
ンプは、電極芯棒4の電流密度〔I/π(d/2)2
は5.7 (A/mm2 )であり、鉛直方向に配置して500 時
間点灯後においても、下側電極においては、スパッタリ
ングや溶融等の現象は発生しなかった。
The UV metal halide lamp thus constructed has a current density [I / π (d / 2) 2 ] of the electrode core rod 4.
Is 5.7 (A / mm 2 ), and even after 500 hours of lighting in the vertical direction, phenomena such as sputtering and melting did not occur in the lower electrode.

【0016】本発明は、発光長Lが管内径Dの15倍を超
える金属蒸気放電灯において、電極芯棒の電流密度I/
π(d/2)2 を5〜11(A/mm2 )の範囲に設定する
ものであるが、次に、この設定に当たって行った実験に
ついて説明する。電極芯棒の直径以外は上記第1実施例
と同じサイズとし、電極芯棒の直径を種々変えたUVメ
タルハライドランプを作成し、鉛直方向に配置して500
時間点灯後の下側電極の状態を調べたところ、表2に示
すような結果が得られた。
According to the present invention, in a metal vapor discharge lamp having a light emission length L exceeding 15 times the inner diameter D of the tube, the current density I /
π (d / 2) 2 is set in the range of 5 to 11 (A / mm 2 ). Next, the experiment conducted for this setting will be described. Except for the diameter of the electrode core rod, the UV metal halide lamp was made to have the same size as that of the above-mentioned first embodiment, and the diameter of the electrode core rod was variously changed.
When the state of the lower electrode after the lighting for a while was examined, the results shown in Table 2 were obtained.

【0017】[0017]

【表2】 [Table 2]

【0018】上記表2からわかるように、電極芯棒の電
流密度I/π(d/2)2 が4.4 以下のときは電極の溶
融が発生し、UVメタルハライドランプの短寿命の原因
となり、また電流密度が12.7以上のときは電極芯棒の先
端からのタングステンのスパッタが激しく生じ、発光管
の管壁に付着して黒化部を形成し、ランプの寿命特性を
悪化させる。そして、電流密度がほぼ5〜11の範囲が、
電極の溶融やスパッタが起こりにくい領域であることが
わかる。なお、電流密度が4.4 以下で電極の溶融が発生
するのは、次の理由によるものと考えられる。すなわ
ち、電流密度が大きい場合には、アークスポットが電極
芯棒に形成されるが、電流密度が小さくなると、電極芯
棒と放熱用コイル部分における熱的勾配が不十分とな
り、アークスポットがコイル部に分散移動する。アーク
スポットにおいては高熱が発生するので、細い線径のタ
ングステン線で形成されているコイル部は溶融するもの
と考えられる。
As can be seen from Table 2 above, when the current density I / π (d / 2) 2 of the electrode core rod is 4.4 or less, melting of the electrode occurs, which causes a short life of the UV metal halide lamp. When the current density is 12.7 or more, the tungsten sputters from the tip of the electrode core rod violently and adheres to the tube wall of the arc tube to form a blackened portion, which deteriorates the life characteristics of the lamp. And, in the range of current density of about 5-11,
It can be seen that this is a region in which electrode melting and sputtering are unlikely to occur. The reason why the electrode melts at a current density of 4.4 or less is considered to be as follows. That is, when the current density is large, the arc spot is formed on the electrode core rod, but when the current density is small, the thermal gradient between the electrode core rod and the heat radiation coil portion becomes insufficient, and the arc spot is formed on the coil portion. Move to. Since high heat is generated in the arc spot, it is considered that the coil portion formed of a tungsten wire having a small wire diameter is melted.

【0019】したがって、電極芯棒の電流密度が5〜11
(A/mm2 )を満足するように、電極芯棒の直径を設定
することにより、電極が溶融せず、ランプ下部のカップ
部6からのリークによる不点の問題が解決され、更にス
パッタによる黒化現象を抑えることができる。
Therefore, the current density of the electrode core rod is 5 to 11
By setting the diameter of the electrode core rod so as to satisfy (A / mm 2 ), the electrode is not melted, the problem of the defect due to the leak from the cup portion 6 under the lamp is solved, and further the spatter is caused. The blackening phenomenon can be suppressed.

【0020】次に、第2実施例について説明する。この
実施例の基本的な構成は第1実施例と同様であるので、
図示は省略する。この実施例のUVメタルハライドラン
プは、全長が630 mmで管内径Dが27mmの発光管を用い、
両端には電極間距離(発光長)Lが500 mmになるように
一対の電極が設けられ、同様に10数torrのアルゴンガス
と水銀と、鉄及び錫のハロゲン化物を封入し、負荷240
W/cm、ランプ電力12kW、ランプ電圧900 V、ランプ
電流15Aの定格を有するように構成されている。そし
て、電極は、第1実施例と同様に、直径1.5 mm、長さ20
mmのタングステン芯棒に、線径0.7 mmのタングステン線
をコイル長さ6.5 mmに巻回した放熱用のコイルを芯棒の
先端から1.5 mm離して配置し、コイルの隙き間に電子放
出性物質を保持して構成している。
Next, a second embodiment will be described. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment,
Illustration is omitted. The UV metal halide lamp of this example uses an arc tube having a total length of 630 mm and a tube inner diameter D of 27 mm.
A pair of electrodes is installed at both ends so that the distance L between electrodes (light emission length) is 500 mm. Similarly, argon gas of 10 torr and mercury, and halides of iron and tin are enclosed, and a load of 240
It has a rating of W / cm, lamp power of 12 kW, lamp voltage of 900 V, and lamp current of 15 A. The electrode has a diameter of 1.5 mm and a length of 20 as in the first embodiment.
A 0.7 mm tungsten wire with a coil diameter of 6.5 mm is wound on a tungsten core rod with a diameter of 6.5 mm, and a heat dissipation coil is placed 1.5 mm away from the tip of the core rod. It is constructed by holding a substance.

【0021】このように構成したUVメタルハライドラ
ンプは、電極芯棒の電流密度〔I/π(d/2)2 〕は
8.5 (A/mm2 )であり、鉛直方向に配置して500 時間
点灯後においても、下側電極においては、スパッタリン
グや溶融等の現象は発生しなかった。
In the UV metal halide lamp thus constructed, the current density [I / π (d / 2) 2 ] of the electrode core rod is
It was 8.5 (A / mm 2 ), and even after 500 hours of lighting in the vertical direction, no phenomenon such as sputtering or melting occurred in the lower electrode.

【0022】本実施例においても、電極芯棒の直径を種
々変えて構成したUVメタルハライドランプを作成し、
鉛直方向に配置して500 時間点灯後の下側電極の状態を
調べたところ、表3に示すような結果が得られた。
Also in this embodiment, a UV metal halide lamp having various diameters of the electrode core rod was prepared,
When the state of the lower electrode after vertical lighting for 500 hours was examined, the results shown in Table 3 were obtained.

【0023】[0023]

【表3】 [Table 3]

【0024】上記表3からわかるように、電極芯棒の電
流密度が4.8 以下のときは電極の溶融が発生して短寿命
の原因となり、また13.3以上のときは電極の先端からタ
ングステンのスパッタが激しく生じ、発光管の管壁に付
着して黒化部を形成し、ランプの寿命特性を悪化させ
る。そして、第1実施例に対して行った実験と同様に、
電流密度がほぼ5〜11の範囲が、電極の溶融やスパッタ
が起こりにくい領域となっていることがわかる。したが
って、この第2実施例のように負荷を大にしたUVメタ
ルハライドランプにおいても、電流密度が5〜11(A/
mm2 )を満足するように、電極芯棒の直径を設定するこ
とにより、電極が溶融せず、ランプ下部のカップ部から
のリークによる不点の問題が解決され、更にスパッタに
よる黒化現象を抑えることができる。
As can be seen from Table 3, when the current density of the electrode core rod is 4.8 or less, melting of the electrode occurs, which causes a short life, and when it is 13.3 or more, tungsten spatters from the tip of the electrode. It occurs violently and adheres to the wall of the arc tube to form a blackened portion, which deteriorates the life characteristics of the lamp. Then, similar to the experiment conducted on the first embodiment,
It can be seen that the region where the current density is approximately 5 to 11 is the region where electrode melting and sputtering are unlikely to occur. Therefore, even in the UV metal halide lamp having a large load as in the second embodiment, the current density is 5 to 11 (A /
By setting the diameter of the electrode core rod so as to satisfy mm 2 ), the electrode does not melt and the problem of defects due to leakage from the cup under the lamp is solved, and the blackening phenomenon due to spatter Can be suppressed.

【0025】次に、第2実施例のUVメタルハライドラ
ンプと、第2実施例に関して行った実験において、電極
芯棒直径を1.2 mm,2.0 mm,2.4 mmとしたものにおける
UV出力維持率を測定した結果(UV出力維持動程)を
図3に示し、残存率を測定した結果(残存率動程)を図
4に示す。各図において、曲線aは第2実施例に係るU
Vメタルハライドランプ,曲線bは電極芯棒直径を1.2
mmとしたランプ,曲線c1 ,c2 は電極芯棒直径を2.0
mm,2.4 mmとしたランプの特性を示している。図3の曲
線bからわかるように、電極芯棒電流密度が11(A/mm
2 )を超えるランプにおいては、電極のスパッタによる
UV出力の低下が大きく、また図4の曲線c1 ,c2
らわかるように、電極芯棒電流密度が5(A/cm2 )未
満のランプは上記のプロセスでリークを起こすため、20
00時間における残存率が悪く、リークに至らなかったラ
ンプでも、図3の曲線c1 ,c2 に示すように、溶融し
た金属塊からのスパッタによりUV出力の動程は不安定
である。
Next, in the UV metal halide lamp of the second embodiment and the experiment carried out with respect to the second embodiment, the UV output maintenance rate was measured for the electrode core rod diameters of 1.2 mm, 2.0 mm and 2.4 mm. The results (UV output maintaining process) are shown in FIG. 3, and the results of measuring the residual ratio (residual ratio process) are shown in FIG. In each figure, the curve a is U according to the second embodiment.
V metal halide lamp, curve b has an electrode core rod diameter of 1.2
mm, lamps with curves c 1 and c 2 have an electrode core rod diameter of 2.0
The characteristics of the lamp are shown in mm and 2.4 mm. As can be seen from the curve b in Fig. 3, the electrode core current density is 11 (A / mm
For lamps exceeding 2 ), the UV output is largely reduced due to electrode sputtering, and as can be seen from the curves c 1 and c 2 in FIG. 4, lamps with an electrode core rod current density of less than 5 (A / cm 2 ). Causes a leak in the above process, so 20
Even with a lamp that did not leak due to a poor residual rate at 00 hours, the UV output range was unstable due to sputtering from the molten metal ingot, as shown by the curves c 1 and c 2 in FIG.

【0026】次に、第3実施例について説明する。この
実施例の基本的な構成は第1実施例と同様であるので、
図示は省略する。この実施例のUVメタルハライドラン
プは、全長が600 mmで管内径Dが20mmの発光管を用い、
両端には電極間距離(発光長)Lが500 mmになるように
一対の電極が設けられ、同様に10数torrのアルゴンガス
と水銀と、鉄及び錫のハロゲン化物を封入し、負荷160
W/cm、ランプ電力8kW、ランプ電圧700 V、ランプ
電流13Aの定格を有するように構成されている。そし
て、電極は、第1実施例と同様に、直径1.5 mm、長さ20
mmのタングステン芯棒に、線径0.7 mmのタングステン線
をコイル長さ6.5 mmに巻回した放熱用のコイルを芯棒の
先端から1.5 mm離して配置し、コイルの隙き間に電子放
出性物質を保持して構成している。
Next, a third embodiment will be described. Since the basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment,
Illustration is omitted. The UV metal halide lamp of this embodiment uses an arc tube having a total length of 600 mm and a tube inner diameter D of 20 mm.
A pair of electrodes is installed at both ends so that the distance L between electrodes (light emission length) is 500 mm. Similarly, argon gas of 10 torr or more, mercury, and halides of iron and tin are enclosed, and a load of 160
It has a rating of W / cm, lamp power of 8 kW, lamp voltage of 700 V, and lamp current of 13 A. The electrode has a diameter of 1.5 mm and a length of 20 as in the first embodiment.
A 0.7 mm tungsten wire with a coil diameter of 6.5 mm is wound on a tungsten core rod with a diameter of 6.5 mm, and a heat dissipation coil is placed 1.5 mm away from the tip of the core rod. It is constructed by holding a substance.

【0027 】このように構成したUVメタルハライドラ
ンプは、電極芯棒の電流密度〔I/π(d/2)2 〕は
7.4 (A/mm2 )であり、鉛直方向に配置して500 時間
点灯後においても、下側電極においては、スパッタリン
グや溶融等の現象は発生しなかった。
In the UV metal halide lamp thus configured, the current density [I / π (d / 2) 2 ] of the electrode core rod is
The value was 7.4 (A / mm 2 ), and no phenomenon such as sputtering or melting occurred in the lower electrode even after the lamp was placed vertically and lighted for 500 hours.

【0028】本実施例においても、電極芯棒の直径を種
々変えて構成したUVメタルハライドランプを作成し、
鉛直方向に配置して500 時間点灯後の下側電極の状態を
調べたところ、表4に示すような結果が得られた。
Also in this example, a UV metal halide lamp having various diameters of the electrode core rod was prepared,
When the state of the lower electrode after vertical lighting for 500 hours was examined, the results shown in Table 4 were obtained.

【0029】[0029]

【表4】 [Table 4]

【0030】上記表4からわかるように、電極芯棒の電
流密度が4.6 以下のときは電極の溶融が発生して短寿命
の原因となり、また11.5以上のときは電極の先端からタ
ングステンのスパッタが生じ、発光管の管壁に付着して
黒化部を形成し、ランプの寿命特性を悪化させる。そし
て、第1実施例に対して行った実験と同様に、電流密度
がほぼ5〜11の範囲が、電極の溶融やスパッタが起こり
にくい領域となっていることがわかる。
As can be seen from Table 4 above, when the current density of the electrode core rod is 4.6 or less, the electrode melts and causes a short life, and when it is 11.5 or more, tungsten spatters from the tip of the electrode. It is generated and adheres to the tube wall of the arc tube to form a blackened portion, which deteriorates the life characteristics of the lamp. Then, similarly to the experiment conducted on the first embodiment, it is understood that the range where the current density is approximately 5 to 11 is a region in which melting or sputtering of the electrode is unlikely to occur.

【0031】上記第1,第2及び第3実施例に関する実
験においては、発光管の負荷を160W/cmと240 W/cm
としたものについて行ったものを示したが、発光管の負
荷を上記以外の値としたものについて実験を行ったとこ
ろ、同様に電極芯棒の電流密度をほぼ5〜11(A/m
m2 )の範囲に設定した場合、電極の溶融やスパッタリ
ングが発生しないことが確認された。
In the experiments relating to the first, second and third embodiments, the load on the arc tube was 160 W / cm and 240 W / cm.
However, when the experiment was carried out with the load of the arc tube set to a value other than the above, the current density of the electrode core rod was about 5 to 11 (A / m
It was confirmed that melting and sputtering of the electrode did not occur when the range was set to m 2 ).

【0032】なお、本発明に係るUVメタルハライドラ
ンプにおいて、鉛直方向に配置された場合に上側となる
電極については、上記のような電流密度となるような制
限を設けなくても特性上問題を引き起こすことはない
が、上下の電極芯棒の直径を異ならせた場合、ランプの
外観上視認しにくく、また製造上のミスや使用上の設置
ミスを生じやすいので、上下の電極は同寸法とするのが
望ましい。
In the UV metal halide lamp according to the present invention, the electrode on the upper side when arranged in the vertical direction causes a problem in characteristics even if the above-mentioned limitation of current density is not provided. However, if the upper and lower electrode core rods have different diameters, it is difficult to visually recognize the appearance of the lamp, and manufacturing mistakes and installation mistakes are likely to occur, so the upper and lower electrodes should have the same dimensions. Is desirable.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、発光長が管内径の15倍以上となる鉛直
点灯用金属蒸気放電灯において、電極芯棒の電流密度を
5〜11(A/mm2 )の範囲に設定することにより、寿命
特性を改善することができ、長尺高出力で寿命特性の安
定した金属蒸気放電灯を提供することができる。そし
て、光ファイバーの紫外線硬化装置の光源として用いる
ことにより、光源の高出力化と長尺化によりメンテナン
ス性が向上し、ランニングコストの低下により光ファイ
バー製造のコストダウンに寄与することができる等の効
果が得られる。
As described above on the basis of the embodiments,
According to the present invention, in a vertical lighting metal vapor discharge lamp having a light emission length of 15 times or more the inner diameter of the tube, by setting the current density of the electrode core rod within the range of 5 to 11 (A / mm 2 ), It is possible to provide a metal vapor discharge lamp with improved longevity characteristics, long output and stable life characteristics. Further, by using as a light source of an ultraviolet curing device for an optical fiber, the output of the light source can be increased and the length thereof can be improved to improve the maintainability, and the running cost can be reduced to contribute to the cost reduction of the optical fiber manufacturing. can get.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る金属蒸気放電灯の第1実施例のU
Vメタルハライドランプを示す概略図である。
FIG. 1 is a U of a first embodiment of a metal vapor discharge lamp according to the present invention.
It is a schematic diagram showing a V metal halide lamp.

【図2】図1に示した第1実施例の下側電極部を示す拡
大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a lower electrode portion of the first embodiment shown in FIG.

【図3】第2実施例のUVメタルハライドランプと、実
験に供した電極芯棒の電流密度を規定範囲外としたラン
プのUV出力維持率動程を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a UV output maintenance rate range of the UV metal halide lamp of the second embodiment and the lamp in which the current density of the electrode core rod used in the experiment is out of the specified range.

【図4】第2実施例のUVメタルハライドランプと、実
験に供した電極芯棒の電流密度を規定範囲外としたラン
プの残存率動程を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the remaining rate range of the UV metal halide lamp of Example 2 and the lamp in which the current density of the electrode core rod used in the experiment was outside the specified range.

【図5】従来の光ファイバー線引き装置を示す模式図で
ある。
FIG. 5 is a schematic view showing a conventional optical fiber drawing device.

【図6】一般にUVランプとして使用される金属蒸気放
電灯の構成例を示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of a metal vapor discharge lamp generally used as a UV lamp.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光管 2a,2b 電極 3a,3b モリブデン箔 4 電極芯棒 5 放熱用コイル 6 カップ部 11 ファイバー母材 12 加熱炉 13 線径測定器 14 UV硬化性樹脂被覆器 15 UV硬化装置 16 キャプスタンローラ 17 巻き取りドラム 18 UVランプ 19 反射板 20 N2 置換用石英管1 arc tube 2a, 2b electrode 3a, 3b molybdenum foil 4 electrode core rod 5 heat dissipation coil 6 cup part 11 fiber base material 12 heating furnace 13 wire diameter measuring instrument 14 UV curable resin coating device 15 UV curing device 16 capstan roller 17 Winding drum 18 UV lamp 19 Reflector 20 N 2 replacement quartz tube

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光管の両端に設けた電極間の距離に対
応する発光長が発光管の管内径の15倍を超える発光管か
らなり、管軸を鉛直方向に配置して点灯される金属蒸気
放電灯において、下側に配置される電極芯棒の直径をd
(mm)とし、ランプ電流をI(A)としたとき、5≦I
/π(d/2)2 ≦11の範囲を満足するように、ランプ
電流に対する電極芯棒の直径を設定したことを特徴とす
る金属蒸気放電灯。
1. A metal which comprises a light emitting tube having a light emitting length corresponding to a distance between electrodes provided at both ends of the light emitting tube exceeding 15 times an inner diameter of the light emitting tube, and which is lit with a tube axis arranged in a vertical direction. In the vapor discharge lamp, the diameter of the lower electrode core rod is
(Mm) and the lamp current is I (A), 5 ≦ I
A metal vapor discharge lamp characterized in that the diameter of the electrode core rod with respect to the lamp current is set so as to satisfy the range of / π (d / 2) 2 ≦ 11.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011076724A (en) * 2009-09-29 2011-04-14 Ushio Inc Long arc type discharge lamp

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