KR100840798B1 - Short arc type discharge lamp operating apparatus, ultraviolet irradiation apparatus and method of ultraviolet irradiating - Google Patents
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Abstract
쇼트 아크형 수은 램프의 수명의 진전에 수반하여 자외선 조도의 감퇴를 억제하는 쇼트 아크형 수은 램프 점등장치, 이것을 이용한 자외선 조사장치 및 자외선 조사방법을 제공한다.Provided are a short arc mercury lamp lighting device that suppresses decay of ultraviolet illuminance with the progress of the life of a short arc mercury lamp, an ultraviolet irradiation device using the same, and an ultraviolet irradiation method.
쇼트 아크형 수은 램프 점등장치는, 쇼트 아크형 수은 램프(SHL)와 정전류의 제어 하에서 상대적으로 큰 전력 H를 공급하는 제 1의 기간 T1과 상대적으로 작은 전력 L을 공급하는 제 2의 기간 T2를 교대로 반복하면서 쇼트 아크형 수은 램프(SHL)를 점등하는 점등회로(OC)를 구비하고 있다.The short arc mercury lamp lighting device includes a first period T1 for supplying relatively large power H and a second period T2 for supplying relatively small power L under the control of the short arc mercury lamp SHL and constant current. The lighting circuit OC which turns on the short arc mercury lamp SHL while repeating alternately is provided.
Description
도 1은 본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치를 실시하기 위한 제 1의 형태를 나타내는 회로 블록도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a circuit block diagram showing a first embodiment for implementing a short arc discharge lamp lighting device of the present invention.
도 2는 마찬가지로 쇼트 아크형 방전램프로서의 초고압 수은 램프의 정면도 Fig. 2 is a front view of the ultrahigh pressure mercury lamp as a short arc discharge lamp in the same manner.
도 3은 마찬가지로 쇼트 아크형 방전램프에 투입되는 램프 전력의 파형도3 is a waveform diagram of lamp power input to a short arc discharge lamp in a similar manner.
도 4는 본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치를 실시하기 위한 제 1의 형태Fig. 4 is a first embodiment for implementing the short arc type discharge lamp lighting device of the present invention.
도 5는 비교예에 있어서의 쇼트 아크형 방전램프의 점등 시간에 대한 램프 전력 및 자외선 조도의 변화를 나타내는 그래프5 is a graph showing a change in lamp power and ultraviolet illuminance with respect to the lighting time of a short arc discharge lamp in a comparative example;
도 6은 본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치를 실시하기 위한 제2의 형태를 나타내는 회로 블록도Fig. 6 is a circuit block diagram showing a second embodiment for implementing the short arc type discharge lamp lighting device of the present invention.
도 7은 본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치를 실시하기 위한 제3의 형태의 전체를 나타내는 정면도Fig. 7 is a front view showing the entirety of the third embodiment for implementing the short arc type discharge lamp lighting device of the present invention.
도 8은 마찬가지로 음극을 확대하여 나타내는 정면도 및 측면도8 is a front view and a side view likewise showing an enlarged cathode;
도 9는 마찬가지로 양극을 확대하여 나타내는 정면도 및 측면도9 is a front view and a side view likewise showing an enlarged anode;
도 10은 마찬가지로 플래시 업 점등을 설명하는 램프 전력의 파형도10 is a waveform diagram of lamp power similarly illustrating flash-up lighting.
도 11은 본 발명의 자외선 조사장치를 실시하기 위한 하나의 형태를 나타내는 정면 단면도11 is a front sectional view showing one embodiment for implementing the ultraviolet irradiation device of the present invention.
도 12는 마찬가지로 좌측면단면도Figure 12 is also a left side cross-sectional view
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
AC :교류 전원 CC : 제어 수단AC: AC power supply CC: Control means
CCR : 정전류 제어회로 RC : 정류회로CCR: Constant Current Control Circuit RC: Rectifier Circuit
SHL : 쇼트 아크형 방전램프SHL: Short Arc Discharge Lamp
본 발명은, 쇼트 아크형 방전램프 점등장치, 이것을 이용한 자외선 조사장치 및 자외선 조사방법에 관한 것이다.The present invention relates to a short arc type discharge lamp lighting device, an ultraviolet irradiation device and an ultraviolet irradiation method using the same.
반도체 노광이나 자외선 경화형 수지의 경화 등 다양한 용도에 자외선 조사장치가 이용되고 있다. 이러한 자외선 조사장치에서는, 자외선 광원으로서 쇼트 아크형의 초고압 수은 램프 등의 방전램프(이하, 쇼트 아크형 방전램프라고 한다)가 종래로부터 사용되고 있다. 그리고, 쇼트 아크형 방전램프로서, 방전 공간을 포위하는 포위부 및 이 포위부의 양끝단으로부터 연이어 이어지는 한 쌍의 밀봉부를 가진 자외선 투과성의 기밀 용기와, 상기 기밀 용기에 밀봉 장착되어 관축방향을 따라서 상기 포위부 내에 돌출하여 작은 간격으로 사이가 떨어져 대향하는 음극 및 양극과, 상기 기밀 용기 내에 봉입된 수은 및 희가스를 포함한 방전 매체를 구비한 쇼트 아크형 램프는 이미 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).UV irradiation apparatuses are used for various applications such as semiconductor exposure and curing of ultraviolet curable resins. In such an ultraviolet irradiation device, a discharge lamp (hereinafter referred to as a short arc discharge lamp) such as a short arc ultrahigh pressure mercury lamp has been conventionally used as an ultraviolet light source. And a short arc type discharge lamp comprising: an ultraviolet-transparent airtight container having an enclosure surrounding a discharge space and a pair of seals connected from both ends of the enclosure, and sealed in the airtight container along the tube axis direction. A short arc lamp having a cathode and an anode protruding into the enclosure and spaced apart at small intervals, and a discharge medium containing mercury and rare gas enclosed in the hermetic container are known (for example, Patent Document 1). Reference).
종래, 반도체 노광장치에 있어서, 쇼트 아크형 방전램프의 자외선에 의한 조도를 높임으로써, 노광 시간의 단축화 및 고효율화를 목적으로 하여, 쇼트 아크형 방전램프를 연속적인 점등 상태하에서 정격 램프 전력 이하로 하여 대기하고, 정격 램프 전력 이상으로 노광을 실시하는 펄스 점등 방식이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).Conventionally, in the semiconductor exposure apparatus, by increasing the illuminance by the ultraviolet rays of the short arc type discharge lamp, the short arc type discharge lamp is kept below the rated lamp power under a continuous lighting state for the purpose of shortening the exposure time and increasing the efficiency. The pulse lighting system which waits and exposes more than rated lamp power is known (for example, refer patent document 2).
그렇게 해서, 상기의 쇼트 아크형 램프를 통상의 점등의 때에는 상대적으로 작은 램프 전력으로 점등하고, 간헐적으로 제 1의 램프 전력에 제 2의 램프 전력을 추가하여 상대적으로 큰 램프 전력으로 점등시키면, 순간적으로 자외선 조도가 증대하는 증광점등(이하, 편의상 '플래시 업 점등'이라고 한다)을 실시할 수 있고, 연속하여 일정한 램프 전력으로 점등하는 경우보다 자외선 조사 능력이 증대한다.Thus, when the short arc type lamp is turned on with relatively small lamp power during normal lighting, and the second lamp power is intermittently added to the first lamp power, the lamp is turned on with a relatively large lamp power. Thus, a dimming lamp (hereinafter referred to as "flash-up lighting" for increasing the ultraviolet illuminance) can be performed, and the ultraviolet irradiation ability is increased compared to the case where the lamp is continuously lit at a constant lamp power.
그 결과, 플래시 업 점등의 때에는 자외선 조도가 높아지므로, 이때에 워크에 대해서 자외선 조사를 실시하도록 워크의 인덱스를 동기(同期)시키거나, 또는 워크의 인덱스를 동기(同期)시켜 플래시 업 점등으로 전환함으로써, 높은 자외선 조도에서의 조사를 실시할 수 있다. 이 때문에, 쇼트 아크형 수은 램프 및 점등회로의 대형화를 억제할 수 있기 때문에, 비용 삭감을 도모할 수 있다.As a result, since the illumination of ultraviolet rays increases at the time of flash-up lighting, the index of the workpiece is synchronized so as to irradiate ultraviolet rays to the workpiece at this time, or the index of the workpiece is synchronized to switch to flash-up lighting. Thereby, irradiation in high ultraviolet illuminance can be performed. For this reason, since enlargement of a short arc mercury lamp and a lighting circuit can be suppressed, cost reduction can be aimed at.
[특허문헌 1] 일본 특개평07-226187호 공보 [Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-226187
[특허문헌 2] 일본 특개소60-059733호 공보 [Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-059733
그런데, 종래의 펄스 점등 방식에서는, 쇼트 아크형 방전램프의 수명의 진전에 수반하여 자외선 조도가 서서히 감퇴하고 있다. 이것은 방전 매체의 고갈, 전극의 열화 및 유리의 투과율 저하 등이 원인이다. 그 때문에, 쇼트 아크형 방전램프의 수명의 진전에 수반하여 노광 시간을 서서히 길게 해 나갈 필요가 발생했으며, 그에 대응시키기 위한 제어가 곤란하다고 하는 문제가 있다.By the way, in the conventional pulse lighting system, the ultraviolet illuminance gradually decreases with the progress of the life of a short arc type discharge lamp. This is caused by depletion of the discharge medium, deterioration of the electrode, lowering of the transmittance of glass, and the like. For this reason, it is necessary to gradually lengthen the exposure time with the progress of the life of the short arc discharge lamp, and there is a problem that the control for coping with it is difficult.
또한, 종래의 쇼트 아크형 수은 램프는, 플래시 업 점등을 실시하기에 적합한 구조를 갖추지 않은 것을 알 수 있다. 즉, 일반적으로 제 1의 램프 전력은, 아크 방전을 유지할 수 있을 정도로 작게 하므로, 연속하여 일정한 정격 램프 전력의 경우보다 작은 값으로 한다. 또한, 플래시 업일 때의 제 2의 램프 전력은, 상기 정격 램프 전력보다 큰 값으로 한다. 이 때문에, 플래시 업 점등일 때의 전극 온도가 상승하여 기밀 용기의 열변형이 증대하고, 기밀 용기가 파손되기 쉬워진다.In addition, it turns out that the conventional short arc mercury lamp does not have a structure suitable for performing flash up lighting. That is, in general, since the first lamp power is made small so that the arc discharge can be maintained, the first lamp power is set to a smaller value than the case of continuously constant rated lamp power. In addition, the 2nd lamp power at the time of flash up is made into a value larger than the said rated lamp power. For this reason, the electrode temperature at the time of flash-up lighting rises, the thermal deformation of an airtight container increases, and it becomes easy to damage a gastight container.
본 발명은, 쇼트 아크형 방전램프의 수명의 진전에 수반한 자외선 조도의 감퇴를 억제한 쇼트 아크형 방전램프 점등장치, 이것을 이용한 자외선 조사장치 및 자외선 조사방법을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.It is a main object of the present invention to provide a short arc discharge lamp lighting device which suppresses the deterioration of ultraviolet illuminance accompanying the progress of the life of a short arc discharge lamp, an ultraviolet irradiation device and an ultraviolet irradiation method using the same.
또한, 본 발명은, 상기 주목적에 더하여 플래시 업 점등일 때에 발생하는 열변형을 줄여 기밀 용기의 파손을 방지하는 쇼트 아크형 방전램프 점등장치, 이것을 이용한 자외선 조사장치 및 자외선 조사방법을 제공하는 것을 그 외의 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a short arc discharge lamp lighting apparatus, an ultraviolet irradiating apparatus and an ultraviolet irradiating method using the same, in addition to the above object, which reduces thermal deformation generated when the flash-up is turned on, thereby preventing damage to the airtight container. For other purposes.
제 1의 발명의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치는, 쇼트 아크형 방전램프와; 정전류 제어하에서 상대적으로 큰 전력을 공급하는 제 1의 기간과 상대적으로 작은 전력을 공급하는 제 2의 기간을 교대로 반복하면서 쇼트 아크형 방전램프를 점등하는 점등회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.The short arc type discharge lamp lighting device of the first invention includes a short arc type discharge lamp; And a lighting circuit for lighting the short arc discharge lamp while alternately repeating the first period of supplying relatively large power and the second period of supplying relatively small power under constant current control. .
제 2의 발명의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치는, 쇼트 아크형 방전램프와; 정전력 제어하에서 상대적으로 큰 전력을 공급하는 제 1의 기간과 상대적으로 작은 전력을 공급하는 제 2의 기간을 교대로 반복하면서 쇼트 아크형 방전램프를 점등하고, 또한 적어도 제 1의 기간에서 수명의 진전에 수반하여 쇼트 아크형 방전램프에 공급하는 전력을 점차 증가하도록 구성된 점등회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.The short arc type discharge lamp lighting device of the second invention includes a short arc type discharge lamp; Under the constant power control, the short arc type discharge lamp is turned on while alternately repeating the first period of supplying relatively large power and the second period of supplying relatively small power, and furthermore, at least in the first period of life. It is characterized by including a lighting circuit configured to gradually increase the power supplied to the short arc discharge lamp with progress.
본 발명의 자외선 조사장치는, 자외선 조사장치 본체와; 자외선 조사장치 본체에 배열 설치된 청구항 1 내지 7 중의 어느 한 항에 기재된 쇼트 아크형 방전램프 점등장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.An ultraviolet irradiation device of the present invention, the ultraviolet irradiation device main body; The short arc type discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 7 arranged in the ultraviolet irradiation device main body is provided.
본 발명의 자외선 조사방법은, 청구항 1 내지 7 중의 어느 한 항에 기재된 쇼트 아크형 방전램프 점등장치의 상대적으로 큰 전력을 공급하는 제 1의 기간에 발생한 자외선을 워크에 조사하는 것을 특징으로 하고 있다.The ultraviolet irradiation method of this invention irradiates a workpiece | work with the ultraviolet-ray generate | occur | produced in the 1st period which supplies relatively large electric power of the short arc type discharge lamp lighting apparatus of any one of Claims 1-7. .
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]Best Mode for Carrying Out the Invention
이하. 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.Below. EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings.
도 1 내지 도 3은, 본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치를 실시하기 위한 제 1의 형태를 나타내고, 도 1은 회로 블록도, 도 2는 쇼트 아크형 방전램프로서의 초고압 수은 램프의 정면도, 도 3은 쇼트 아크형 방전램프에 투입되는 램프 전력의 파형도이다.1 to 3 show a first embodiment for implementing the short arc type discharge lamp lighting apparatus of the present invention, FIG. 1 is a circuit block diagram, and FIG. 2 is a front view of an ultra-high pressure mercury lamp as a short arc type discharge lamp. 3 is a waveform diagram of lamp power input to a short arc discharge lamp.
본 형태의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL) 및 점등회로(OC)를 구비하고 있다.The short arc type discharge lamp lighting device of this embodiment includes a short arc type discharge lamp SHL and a lighting circuit OC.
[쇼트 아크형 방전램프(SHL)에 대하여][Short Arc Discharge Lamp (SHL)]
쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 투광성 기밀 용기(1), 한 쌍의 전극(2K,2A), 외부 리드구체(3,4) 및 방전 매체를 구비하고 있다.As shown in FIG. 2, the short arc discharge lamp SHL includes a transparent airtight container 1, a pair of
투광성 기밀 용기(1)는, 내화성을 가진 석영 유리 등으로 형성되며, 예를 들면 포위부(1a) 및 한 쌍의 밀봉부(1b,1b)를 구비하고 있다. 포위부(1a)의 내부에는 방전 공간(1c)이 형성되어 있다. 밀봉부(1b)는, 투광성 기밀 용기(1)을 기밀(氣密)로 밀봉함과 동시에, 후술하는 한 쌍의 전극(2K,2A)을 방전 공간(1c) 내에 밀봉장착하고 있다. 더 상술하면, 투광성 기밀 용기(1)가 석영 유리로 이루어지는 경우, 밀봉부(1b)는, 그 내부에 예를 들면 밀봉장착 금속박(도시하지 않음)이 기밀로 매설되어 있다. 또, 밀봉장착 금속박은, 예를 들면 몰리브덴박으로 이루어지고, 필요한 전류 용량을 얻기 위해서, 1매 또는 병렬 상태로 복수매가 이용된다. The transparent airtight container 1 is formed from quartz glass etc. which have fire resistance, and is provided with the
한 쌍의 전극(2K,2A)은, 내화성으로 도전성의 금속, 예를 들면 텅스텐(W), 레늄(Re) 또는 텅스텐-레늄 합금 등으로 이루어진다. 그리고, 직류 점등의 경우, 음극(2K)과 양극(2A)으로 구성된다. 또한, 한 쌍의 전극(2K,2A)은, 포위부(1a)의 안지름보다 작은 전극 사이 거리, 예를 들면 2.8㎜가 되도록 각각 앞끝단이 사이가 떨어져 대향하여 배치되어 있다.The pair of
방전 매체는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 구성에 따라 이미 알려져 있는 방전 매체가 봉입되지만, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)가 초고압 수은 램프인 경우에는, 수은 및 희가스를 주체로 하여 구성되어 있다. 또, 수은은, 점등의 때에 증발하여 초고압 수은 증기 상태를 나타낸다. 희가스는, 예를 들면 아르곤 가스로 이루어지고, 시동 가스 및 완충 가스로서 작용한다.As the discharge medium, a known discharge medium is sealed according to the configuration of the short arc discharge lamp SHL. However, when the short arc discharge lamp SHL is an ultra-high pressure mercury lamp, mercury and rare gas are mainly used. have. In addition, mercury evaporates at the time of lighting and shows an ultrahigh pressure mercury vapor state. The rare gas consists of argon gas, for example, and acts as a starting gas and a buffer gas.
외부 리드구체(3,4)는, 한 쌍의 전극(2K,2A)을 점등회로에 접속하여 전기를 받기 위한 수단이다. 또한, 쇼트 아크형 수은 램프(SHL)를 자외선 조사장치의 내부에 장착할 때에, 설치수단으로서 외부 리드구체(3,4)를 이용할 수 있다. 이 경우, 외부 리드구체(3,4)는, 도시한 바와 같은 꼭지쇠 구조를 채용할 수 있다.The
본 형태에서는, 외부 리드구체(3)의 꼭지쇠 부분(3a)으로부터 도 2에서 오른쪽으로 돌출하고 있는 볼트 부분(3b)을, 도시하지 않은 너트를 이용하여 지지하는 것에 의해서, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)를 자외선 조사장치의 내부에 장착할 수 있다. 또한, 동시에 점등회로의 출력끝단의 음극측에 접속하도록 구성되어 있다.In this embodiment, the short arc type discharge lamp is supported by supporting the
다른 편, 외부 리드구체(4)는, 꼭지쇠 부분(4a)으로부터 외부에 연이어 이어지는 유연성의 피복 도체(4b)를 구비하고 있다. 또, 피복 도체(4b)의 앞끝단에는, 접속 단자(4c)가 배열 설치되어 있다. 또한, 외부 리드구체(3,4)는, 도시하지 않지만, 그들 한쪽 끝단이 밀봉부(1b,1b) 내에 연이어 이어져 밀봉장착 금속박에 용접되어 있다.On the other hand, the
이렇게 해서, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 점등되면 투광성 기밀 용기(1)의 내부에 초고압 수은 증기 방전이 발생하여 자외선을 발생한다.In this way, when the shot arc discharge lamp SHL is turned on, ultra-high pressure mercury vapor discharge is generated inside the translucent airtight container 1 to generate ultraviolet rays.
쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 상술한 기간(基幹)적인 구조에 더하여, 원하 는 바에 따라 이하의 구성을 부가하는 것이 허용된다.The short arc type discharge lamp SHL is allowed to add the following configurations as desired in addition to the above-described basic structure.
1. (음극 보온막(5)에 대하여) 1. (About the negative electrode heat insulating film 5)
음극 보온막(5)은, 음극(2K)에 수은이 부착하는 것을 방지하기 위해서 음극(2K)을 보온하기 위한 수단이다. 그리고, 예를 들면 주로 음극(2K)측의 밀봉부의 바깥면에 형성된 백금 등의 증착막으로 이루어진다. 또, 음극(2K)에 수은이 부착하면, 시동 전압 과승(過乘)이나 점등 불량이 발생하기 쉬워진다.The negative
2. (양극 보온막(6)에 대하여) 2. (about the anode heat insulating film 6)
양극 보온막(6)은, 기밀 용기(1)의 온도 상승을 빠르게 하기 위한 수단이다. 그리고, 예를 들면 양극(2A)의 주로 기초끝단 부분에 대향하는 기밀 용기(1)의 바깥면에 형성된 백금 등의 증착막으로 이루어진다. 또, 기밀 용기(1)의 온도 상승을 앞당기는 것으로 광속 기동이 빨라진다.The positive electrode
3. (트리거 와이어(7)에 대하여) 3. (About the trigger wire 7)
트리거 와이어(7)는, 시동의 때에 전극 근방의 전위 경사도를 크게 하여 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 시동성을 양호하게 하기 위한 수단이다. 그리고, 예를 들면 기초끝단이 음극(2K)측의 외부 리드구체(3)에 접속하고, 중간이 포위부(1a) 의 바깥면에 근접하여 연이어 이어지고, 앞끝단이 양극(2A)측의 밀봉부(1b)의 포위부(1a)에 인접하는 부위에 감겨져 있다.The
[점등회로(OC)에 대하여][Lighting circuit (OC)]
점등회로(OC)는, 투입하는 램프 전력을 간헐적으로 변동시키면서 쇼트 아크형 방전램프(SHL)를 점등하기 위한 회로 수단이다. 상기 간헐 동작은, 도 3에 나 타낸 바와 같이, 정전류 제어하에서 상대적으로 큰 전력 H를 공급하는 제 1의 기간 T1과, 상대적으로 작은 전력 L을 공급하는 제 2의 기간 T2를 교대로 반복함으로써 행해진다. 제 2의 기간에 있어서는, 정전류 제어라도 좋고, 정전력 제어회로라 하더라도 좋다. The lighting circuit OC is a circuit means for lighting the short arc-type discharge lamp SHL while intermittently changing the lamp power to be input. The intermittent operation is performed by alternately repeating the first period T1 for supplying relatively large power H and the second period T2 for supplying relatively small power L, as shown in FIG. 3. All. In the second period, the constant current control may be performed or the constant power control circuit may be used.
또한, 점등회로(OC)는, 적어도 제 1의 기간 T1의 사이에 투입하는 램프 전력을 정전류 제어하는 것으로 한다. 이 때문에, 본 형태에서는, 점등회로(OC)에 직류정전류 제어 회로(CCR)를 이용하여, 그 출력끝단 사이로부터 얻어지는 정전류를 쇼트 아크형 방전램프(SHL)에 공급한다. 제 2의 기간에 정전력 제어 회로를 실시하는 경우에는, 직류정전류 제어회로(CCR)에 더하여 정전력 제어 회로를 병렬 또는 직렬적으로 배열 설치하고, 그러한 제어 회로를, 각각의 기간마다 전환하여 쇼트 아크형 방전램프(SHL)에 접속하도록 구성할 수 있다.In addition, the lighting circuit OC is supposed to perform constant current control of the lamp power to be supplied during at least the first period T1. For this reason, in this embodiment, the constant current obtained from the output end is supplied to the short arc type discharge lamp SHL using the DC constant current control circuit CCR for the lighting circuit OC. In the case where the constant power control circuit is implemented in the second period, in addition to the DC constant current control circuit (CCR), the constant power control circuits are arranged in parallel or in series, and such control circuits are switched for each period and shorted. It can be configured to be connected to the arc discharge lamp (SHL).
또한, 직류정전류 제어회로(CCR)의 입력끝단에 직류 전력을 공급하기 위해서, 정류회로(RC)를 이용하여 교류 전원(AC)으로부터 얻는 교류 전압을 정류한다.In addition, in order to supply DC power to the input end of the DC constant current control circuit CCR, the AC voltage obtained from the AC power source AC is rectified using the rectifier circuit RC.
그리고 또한, 점등회로(OC)는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)에 투입하는 램프 전력을 간헐적으로 변동시키기 위해서, 제어 수단(CC)을 이용하여 직류정전류 제어회로(CCR)로부터 출력되는 램프 전류를 각각의 기간에 필요한 값으로 하기 위해서 제어하도록 구성되어 있다. 또, 상기 간헐적인 변동의 주기는, 자외선 조사의 대상에 의해 적절히 설정할 수 있는 것으로 한다. 예를 들면, 제 1 및 제 2의 기간을 각각 10초 정도로 설정할 수 있다.In addition, the lighting circuit OC outputs the lamp current output from the DC constant current control circuit CCR using the control means CC in order to intermittently change the lamp power input to the short arc discharge lamp SHL. Is controlled so as to make the value required for each period. In addition, the said intermittent fluctuation period shall be set suitably by the object of ultraviolet irradiation. For example, the first and second periods may be set to about 10 seconds each.
[쇼트 아크형 방전램프 점등장치의 동작에 대하여][Operation of Short Arc Discharge Lamp Lighting Device]
본 형태에 있어서, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 도 3에 나타내는 간헐적으로 변동하는 램프 전력이 투입되어 점등을 계속한다. 제 1의 기간 T1에 투입되는 상대적으로 큰 전력 H에 있어서, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 자외선 출력이 증대한다. 따라서, 제 1의 기간 T1에 발생하는 자외선을 노광 등의 목적으로 제공하면, 단시간에, 게다가 고효율의 자외선 조사를 실시할 수 있다.In this embodiment, the short arc type discharge lamp SHL is supplied with an intermittently varying lamp power shown in FIG. 3, and continues lighting. In the relatively large power H put into the first period T1, the ultraviolet output of the short arc discharge lamp SHL increases. Therefore, when ultraviolet rays generated in the first period T1 are provided for the purpose of exposure or the like, ultraviolet irradiation with high efficiency can be performed in a short time.
제 2의 기간 T2에 투입되는 상대적으로 작은 전력 L에 있어서, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 자외선 출력이 적어지지만, 점등 상태를 유지한다. 따라서, 제 2의 기간 T2를 다음의 자외선 조사까지의 대기 기간으로 할 수 있다. 그렇게 되면, 대기중의 소비 전력을 최소한으로 억제할 수 있다. In the relatively small electric power L put into the second period T2, the short arc type discharge lamp SHL decreases the ultraviolet output but maintains the lit state. Therefore, the 2nd period T2 can be made into the waiting period until next ultraviolet irradiation. As a result, power consumption in the atmosphere can be minimized.
그런데, 상술한 바와 같이 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 수명의 진전에 따라서 방전 매체의 고갈, 전극(2K,2A)이 스퍼터 등에 의해서 서서히 소모하여 열화하고, 또한 투광성 기밀 용기의 투과율 저하 등이 원인의 자외선 조도가 서서히 저하한다. However, as described above, the short arc discharge lamp SHL is depleted of the discharge medium, the
전극이 열화하면, 한 쌍의 전극(2K,2A)의 사이에 있어서의 전극 사이 거리가 서서히 커진다. 그 결과, 램프 전압이 상승한다.When the electrode deteriorates, the distance between the electrodes between the pair of
이에 대해서, 점등회로(OC)는, 제 1의 기간 T1에서 정전류 제어를 실시하여 쇼트 아크형 방전램프(SHL)를 점등하므로, 램프 전류가 일정하게 유지된다. 그 결과, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)에 투입되는 램프 전력이 수명의 진전에 수반하여 서서히 증대하여 결과적으로 자외선 발광량이 증가해 나가고 있고, 그만큼 자외선 조도가 상승하려고 한다.In contrast, the lighting circuit OC performs constant current control in the first period T1 to light the short arc discharge lamp SHL, so that the lamp current is kept constant. As a result, the lamp power input to the short arc discharge lamp SHL gradually increases with the progress of the life, and as a result, the amount of ultraviolet light emitted increases, and the ultraviolet illuminance is about to increase.
따라서, 상기 자외선 조도의 저하와 정전류 제어에 의한 자외선 조도의 상승이 서로 상쇄하여, 결과적으로 수명의 진전에 수반하는 자외선 조도의 저하가 정전류 제어에 의해 억제된다.Accordingly, the decrease in the ultraviolet illuminance and the increase in the ultraviolet illuminance due to the constant current control cancel each other, and as a result, the decrease in the ultraviolet illuminance accompanying the progress of the lifetime is suppressed by the constant current control.
[실시예]EXAMPLE
도 1에 나타내는 제 1의 형태이다.It is a 1st form shown in FIG.
쇼트 아크형 방전램프(초고압 수은 램프) Short arc type discharge lamp (ultra high pressure mercury lamp)
투광성 기밀 용기 : 포위부의 안지름 20㎜Transparent airtight container: inner diameter of enclosure 20mm
한 쌍의 전극 : 전극 사이 거리 2.8㎜Pair of electrodes: distance between electrodes 2.8 mm
방전 매체 : 수은 및 Ar가스Discharge medium: mercury and Ar gas
점등회로(하기 회로의 전환을 실시한다.)Lighting circuit (Switches the following circuit.)
정전류 제어회로 : 제 1의 기간 20A의 정전류 제어Constant current control circuit: Constant current control in the first period 20A
정전력 제어회로 : 제 2의 기간 700W의 정전력 제어Constant Power Control Circuit: Constant Power Control for Second Period 700W
제 1·제 2의 기간 : 각각 10초간1st and 2nd period: 10 seconds each
[비교예][Comparative Example]
쇼트 아크형 방전램프 : 실시예와 같다.Short arc type discharge lamp: same as the embodiment.
점등회로(아래와 같은 회로의 전환을 실시한다.)Lighting circuit (switch the following circuit)
정전전력 제어회로 : 제 1의 기간 1000W, 제2의 기간 700W의 정전력 제어 Electrostatic power control circuit: Constant power control in the first period 1000W, the second period 700W
제 1·제 2의 기간 : 각각 10초간1st and 2nd period: 10 seconds each
파장 365㎚의 자외선 조도의 최대값(%)은, 표 1에 나타낸 바와 같았다. The maximum value (%) of the ultraviolet illuminance of wavelength 365nm was as showing in Table 1.
[표 1]TABLE 1
표 1로부터 이해할 수 있듯이, 실시예(본 발명)에 의하면, 비교예와 비교하여 쇼트 아크형 수은 램프의 수명의 진전에 수반하는 자외선 조도의 저하가 현저하게 억제된다.As can be understood from Table 1, according to the embodiment (this invention), the fall of the ultraviolet illuminance accompanying the progress of the life of a short arc mercury lamp is significantly suppressed compared with a comparative example.
도 4 및 도 5는, 쇼트 아크형 방전램프의 점등 시간에 대한 램프 전력 및 자외선 조도의 변화를 나타내는 그래프로서, 도 4는 본 발명, 도 5는 비교예이다. 또, 도면 중에서, 가로축은 점등 시간(상대값)을, 세로축은 좌측이 램프 전력(상대ㄱ값, 우측이 조도(상대값)를, 각각 나타낸다. 또한, 도면 중의 곡선 LP는 램프 전력, IL는 자외선 조도를 각각 나타낸다. 비교예는, 쇼트 아크형 방전램프를, 본 발명의 직류정전류 제어회로(CCR)에 대신하여 직류정전력 제어회로(CWR)를 경유하여 점등한 것이다.4 and 5 are graphs showing changes in lamp power and ultraviolet illuminance with respect to the lighting time of the short arc type discharge lamp. FIG. 4 is the present invention and FIG. 5 is a comparative example. In the drawings, the horizontal axis represents the lighting time (relative value), and the vertical axis represents the lamp power (relative a value) and the illuminance (relative value) on the right side, respectively. Ultraviolet illuminance is shown The comparative example lights the short arc type discharge lamp via the DC constant power control circuit CWR instead of the DC constant current control circuit CCR of the present invention.
도 4에 나타내는 본 발명에서는, 점등 시간의 경과에 수반하여 램프 전력이 서서히 증가하고, 자외선 조도가 거의 일정하게 되어 있다.In the present invention shown in FIG. 4, the lamp power gradually increases with the passage of the lighting time, and the ultraviolet illuminance is substantially constant.
이에 비해서, 도 5에 나타내는 비교예에서는, 램프 전력이 일정하게 되지만, 자외선 조도가 점등 시간의 경과에 수반하여 램프 전력이 서서히 저하하고 있다.On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 5, although lamp electric power becomes constant, lamp electric power gradually falls with passage of lighting time.
도 6은, 본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치를 실시하기 위한 제 2의 형태를 나타내는 회로 블록도이다.Fig. 6 is a circuit block diagram showing a second embodiment for implementing the short arc discharge lamp lighting device of the present invention.
본 형태의 쇼트 아크형 방전램프 점등장치는, 직류정전력 제어회로 (CPR) 및 점차 전력을 증가시키는 제어수단(CC)을 구비하고 있는 점에서 제 1의 형태와 다르다.The short arc discharge lamp lighting device of this embodiment differs from the first embodiment in that it includes a direct current constant power control circuit CPR and a control means CC that gradually increases power.
즉, 직류정전력 제어회로(CPR)는, 제 1의 형태에 있어서의 정전류 제어회로(CCR)에 대신하는 것이지만, 그 단일체는 상기 비교예에 있어서와 같은 문제가 있다.That is, the DC constant power control circuit CPR replaces the constant current control circuit CCR in the first embodiment, but the single body has the same problem as in the comparative example.
따라서, 본 형태에서는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 수명의 진전에 수반하여 제어수단(CC)에 의한 제어에 의해서 직류정전력 제어회로(CPR)로부터의 정전력 출력을 서서히 증가하도록 구성되어 있다. 또, 상기 제어는, 정전력 제어 때의 기준 전위를 서서히 증대시킴으로써, 이것을 실현할 수 있다.Accordingly, in this embodiment, the constant power output from the DC constant power control circuit CPR is gradually increased by the control by the control means CC with the progress of the life of the short arc discharge lamp SHL. have. The above control can be realized by gradually increasing the reference potential in the constant power control.
그렇게 해서, 본 형태에서도 수명의 진전에 수반하여 램프 전력이 서서히 증가하므로, 제 1의 형태에 있어서와 같은 작용을 나타내어 수명의 진전에 수반하는 자외선 조도의 저하를 억제할 수 있다. In this manner, therefore, the lamp power gradually increases as the life progresses, and thus the same effect as in the first embodiment can be exhibited, and the decrease in the ultraviolet illuminance accompanying the progress of the life can be suppressed.
도 7 내지 도 10은, 본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 장치를 실시하기 위한 제 3의 형태를 나타내고, 도 7은 쇼트 아크형 방전램프 장치 전체의 정면도, 도 8은 음극을 확대하여 나타내는 정면도 및 측면도, 도 9는 양극을 확대하여 나타내는 정면도 및 측면도, 도 10은 플래시 업 점등을 설명하는 램프 전력의 파형도이다. 또, 각 도면에 있어서, 도 2와 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 설명은 생략한다. 7 to 10 show a third embodiment for implementing the short arc discharge lamp device of the present invention, FIG. 7 is a front view of the entire short arc discharge lamp device, and FIG. 8 is an enlarged front view of the cathode. 9 is a front view and a side view showing enlarged anodes, and FIG. 10 is a waveform diagram of lamp power for explaining flash-up lighting. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as FIG. 2, and description is abbreviate | omitted.
본 형태에서, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 기밀 용기(1), 음극(2K), 양극(2A), 방전 매체, 외부 리드 도체(3,4) 및 보온막(5,6)을 구비한 직류 점등 형식 의 것이다.In this embodiment, the short arc discharge lamp SHL includes the airtight container 1, the
기밀 용기(1)는, 적어도 주요부가 자외선 투과성으로서, 예를 들면 석영 유리 등으로 형성되어 있다. 그리고, 포위부(1a) 및 한 쌍의 밀봉부(1b,1b)를 구비하고 있다. 포위부(1a)의 내부에는 방전 공간이 형성되어 있다.The hermetic container 1 is formed of, for example, quartz glass or the like, at least the main part of which transmits ultraviolet rays. The
상기 포위부(1a)는, 적절한 형상인 것이 허용되지만, 예를 들면 관축방향으로 긴 방추(紡錐)형상을 이루고 있다. 또한, 포위부(1a)의 측면의 일부에 배기 칩 오프부(Ex)가 형성되어 있다. 이 배기 칩 오프부(Ex)는, 포위부(1a)로부터 외부로 배꼽형상으로 돌출하고 있어, 포위부(1a)의 내부를 배기하고, 또한 방전 매체를 봉입하기 위해서, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 제조의 때에 미리 용착해 둔 배기관을 개봉한 후에 형성된다.The
한 쌍의 밀봉부(1b,1b)는, 포위부(1a)의 관축방향의 양끝단으로부터 관축방향으로 연이어 이어져 있고, 기밀 용기(1)를 기밀로 밀봉함과 동시에, 후술하는 음극(2K) 및 양극(2A)을 지지하여, 방전 공간(1c) 내에 밀봉장착하는데 기여하고 있다.The pair of sealing
더욱더 상술하면, 기밀 용기(1)가 석영 유리로 이루어지는 경우, 밀봉부(1b)는, 그 내부에 예를 들면 밀봉장착 금속박(1c)을 기밀로 매설하고 있다. 또, 밀봉장착 금속박(1c)은, 바람직하게는 몰리브덴박으로 이루어지고, 필요한 전류 용량을 얻기 위해서, 1매 또는 병렬 상태로 복수매, 예를 들면 2매가 전극의 기초끝단부에 용접된다.More specifically, when the airtight container 1 consists of quartz glass, the sealing
음극(2K) 및 양극(2A)은, 내화성으로 도전성의 금속, 예를 들면 텅스텐(W), 레늄(Re) 또는 텅스텐-레늄 합금 등을 주성분으로 하여 형성되어 있다. 또한, 상기 음극(2K) 및 양극(2A)은, 쇼트 아크 형식의 방전이 그들 전극 사이에 발생하도록 포위부(1a)의 안지름보다 작은 전극 사이 거리, 예를 들면 2㎜가 되도록 각각 앞끝단이 관축 상에서 사이가 떨어져 대향하여 배치되어 있다.The
음극(2K)은, 도 8(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 본 형태의 경우, 음극 주요부(K1), 중간부(K2), 기초끝단부(K3) 및 코일부(Ck)를 구비하여 구성되어 있다. 음극 주요부(K1)는 램프 점등 중에 유입하는 이온 전류가 작으므로, 이미 알려진 바와 같이 상대적으로 작은 지름이다. 그리고, 안정 점등 중에 있어서의 음극 스폿 위치의 안정을 도모하기 위해서, 이미 알려진 바와 같이 앞끝단부가 끝이 가늘게 성형되어 있다. 중간부(K2)는 축부로서, 앞끝단에 음극 주요부(K1)를 일체로 지지하고 있다.As shown in Figs. 8A and 8B, the
기초끝단부(K3)는 편평하게 연삭되어 있어, 밀봉장착 금속박(1c)에 용접하기 쉽도록 되어 있다.The base end part K3 is ground flat and it is easy to weld to the sealing mounting
코일부(Ck)는, 원하는 바에 따라 부가되는 수단으로서, 음극 주요부(K1)의 앞끝단으로부터 적당한 거리만큼 후퇴한 위치에서 중간부(K2)에 감겨 장착되어 있다. 그리고, 전자 방사성 물질을 도프하는 등 전자 방사성을 가진 내화성 금속, 예를 들면 토륨 텅스텐의 가는 선에 의해 형성되어 있다. 이러한 코일부(Ck)를 구비함으로써, 시동할 때에만 음극 스폿이 상기 코일부(Ck)에 형성되어, 적당한 시간이 지난 후에 음극 주요부(K1) 끝단부에 전이하도록 구성하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라 음극(2K)의 소모를 저감할 수 있다. 또, 음극 주요부(K1) 및 코일 부(Ck)의 구성 금속으로서는, 예를 들면 토리아, 알루미나, 마그네시아, 지르코니아 등의 전자 방사성 물질을 도프한 상기 내화성 금속을 이용할 수 있다.The coil part Ck is a means added as desired, and is wound and attached to the intermediate | middle part K2 in the position which retracted by the suitable distance from the front end of the cathode main part K1. And it is formed by the thin line of the refractory metal which has electron radiation, for example, thorium tungsten, such as dope an electron radioactive substance. By providing such a coil part Ck, a cathode spot is formed in the coil part Ck only at the time of starting, and it can be comprised so that it may transition to the edge part of the cathode main part K1 after a suitable time passes. Thereby, consumption of the
이에 대해서, 양극(2A)은, 도 9 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 본 형태의 경우, 양극 주요부(A1), 중간부(A2) 및 기초끝단부(A3)를 구비하여 구성되어 있다. 양극 주요부(A1)는 램프 점등 중에 유입하는 전자 전류가 크므로, 방열을 촉진하기 위해서 이미 알려진 바와 같이 큰 지름으로 하여 표면적이 커지도록 구성되어 있다. 중간부(A2)는 축부로서, 앞끝단에 양극 주요부(A1)를 일체로 지지하고 있다. 기초끝단부(A3)는 편평하게 연삭되어 있어, 밀봉장착 금속박(1c)에 용접하기 쉽도록 되어 있다.In contrast, as shown in Figs. 9A and 9B, the
또한, 본 발명의 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 그 음극(2K)이 위쪽에 위치하고, 양극(2A)이 음극(2B)의 아래쪽에 위치하는 수직 상태에서 점등된다. 본 형태의 경우, 상기 구성에 더하여, 기밀 용기(1)의 온도 분포의 밸런스를 향상시키기 위해서, 전극 사이 거리 G의 중심 P가 포위부(1a)의 관축방향에 있어서의 길이의 중심 위치로부터 양극(2A)측으로 소정 거리의 범위 내에서 변위하여 위치하도록 구성되어 있다.In addition, the short arc discharge lamp SHL of the present invention lights up in a vertical state in which the
방전 매체는, 수은 및 희가스를 주체로 하여 구성되어 있다. 또, 수은은, 점등할 때에 증발하여 예를 들면 수십 기압이 되는 초고압 수은 증기 상태를 나타낸다. 희가스는, 예를 들면 아르곤 가스로 이루어지고, 시동 가스 및 완충 가스로서 작용한다. The discharge medium is composed mainly of mercury and rare gases. Moreover, mercury shows the ultrahigh pressure mercury vapor state which evaporates at the time of lighting, for example, to become several tens of atmospheric pressure. The rare gas consists of argon gas, for example, and acts as a starting gas and a buffer gas.
외부 리드 도체(3,4)는, 음극(2K) 및 양극(2A)을 점등회로(OC)에 접속하여 전기를 받기 위한 접속 수단으로서, 밀봉장착 금속박(1c)을 사이에 두고 음극(2K) 및 양극(2A)에 접속한다. 또한, 쇼트 아크형 수은 램프(SHL)를 자외선 조사장치의 내부에 장착할 때에, 설치 수단으로서 외부 리드 도체(3,4)를 이용할 수 있다. 이 경우, 외부 리드 구체(3,4)는, 도시를 생략하고 있지만, 꼭지쇠 구조를 채용할 수 있다. 이 꼭지쇠 구조 부분을 소정의 위치에 정치된 램프 소켓(도시하지 않는다)에 장착함으로써 쇼트 아크형 수은 램프(SHL)를 자외선 조사장치 등의 조립 기기의 내부에 설치할 수 있다.The
보온막(5)은 백금이나 금 등의 도포막 등으로 이루어지고, 도 7에 나타낸 바와 같이 양극(2A)이 배치되는 기밀 용기(1)의 하부가 저온이 되지 않도록 기밀 용기(1)의 바깥면에 형성되어 있다. 더 상술하면, 보온막(5)은 도 7에 나타낸 바와 같이 양극(2A)의 앞끝단부로부터 약간 아래의 부위에 대향하는 위치로부터 아래쪽의 밀봉부(1b)의 상부에 이르는 기밀 용기(1)의 바깥면에 형성되어 있다.The
보온막(6)은 배기 칩 오프부(Ex)의 바깥면에 형성된다. 배기 칩 오프부(Ex)는, 포위부(1a)로부터 외부로 배꼽형상으로 돌출하고 있다. 그 때문에, 배기 칩 오프부는, 냉각되기 쉬워서 포위부(1a)의 온도 저하를 초래하므로, 보온막(6)에 의해 배기 칩 오프부(Ex)를 보온한다. 또, 상기 보온막(6)을 백금, 금 등의 도포막 등에 의해서 형성할 수 있다.The
쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 상술한 기간(基幹)적인 구조에 더하여, 원하는 바에 따라 음극 보온막(도시하지 않는다)을 배열 설치할 수 있다. 음극 보온막은, 음극(2K)에 수은이 부착하는 것을 방지하기 위해서 음극(2K)을 보온하는 수단 이다. 그리고, 예를 들면 주로 음극(2K)측의 밀봉부의 바깥면에 형성된 백금 등의 도포막으로 이루어진다. 또, 음극(2K)에 수은이 부착하면, 시동 전압 과승이나 점등 불량이 발생하기 쉬워진다.In addition to the above-described structure, the short arc discharge lamp SHL can be provided with a cathode insulating film (not shown) as desired. The negative electrode insulating film is a means for insulating the
또한, 원하는 바에 따라, 트리거 와이어를 배열 설치할 수 있다. 트리거 와이어는, 시동할 때에 전극 근방의 전위 경사도를 크게 하여 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 시동성을 양호하게 하기 위한 수단이다. 그리고, 예를 들면 기초끝단이 음극(2K)측의 외부 리드 구체(3)에 접속하고, 중간이 포위부(1a)의 바깥면에 근접하여 연이어 이어지고, 앞끝단이 양극(2A)측의 밀봉부(1b)의 포위부(1a)에 인접한 부위에 감겨진다. In addition, trigger wires can be arranged as desired. The trigger wire is a means for improving the starting inclination of the short arc type discharge lamp SHL by increasing the potential gradient near the electrode when starting. For example, the base end is connected to the
이어서, 점등회로(OC)에 대하여 설명한다. 점등회로(OC)는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 음극(2K)과 양극(2A)에 대해서, 도 10에 나타낸 바와 같이 제 1의 램프 전력 Wa 및 제 2의 램프 전력 Wb를 교대로, 또한 간헐적으로 공급한다.Next, the lighting circuit OC will be described. The lighting circuit OC alternately alternates the first lamp power Wa and the second lamp power Wb to the
제 1의 램프 전력 Wa는, 통상 점등의 때 T2에 공급되고, 상대적으로 작은 값이다. 일례로 설명하면, 700W로 한다. 또, 통상 점등의 때 T1은 일반적으로는 대기 시간대로서, 자외선 조사를 실시할 때까지의 대기 시간 중에 아크 방전을 유지하기 위한 기간이다. 본 발명에 있어서, 제 1의 램프 전력 Wa는, 200∼10000W의 범위 내에서 설정하는 것이 가능하다.The first lamp power Wa is normally supplied to T2 at the time of lighting, and is a relatively small value. As an example, 700W is assumed. In addition, during normal lighting, T1 is generally a standby time period, which is a period for maintaining arc discharge during the standby time until ultraviolet irradiation is performed. In the present invention, the first lamp power Wa can be set within the range of 200 to 10000W.
제 2의 램프 전력 Wb는, 플래시 업 점등의 때 T1에 제 1의 램프 전력 Wa에 추가하여 공급되고, 따라서 제 1 및 제 2의 램프 전력의 합 Wa+Wb는 상대적으로 큰 값이 된다. 일례로 설명하면, 제 2의 램프 전력 Wb를 300W로 하면, 제 1 및 제 2 의 램프 전력의 합 Wa+Wb는 1000W가 된다. 즉, 플래시 업 점등의 때 T1에는 일반적으로는 자외선 조사 시간대로서, 자외선 조사 작업을 실시하는 시간 중의 자외선 출력을 높이기 위해서, 고출력 점등을 행하기 위한 기간이다. 본 형태에 있어서, 제 2의 램프 전력 Wb는, 제 1의 램프 전력 Wa보다 작은 값으로 되고, 100∼5000W의 범위 내로 설정하는 것이 가능하다.The second lamp power Wb is supplied to T1 in addition to the first lamp power Wa at the time of flash-up lighting, so that the sum Wa + Wb of the first and second lamp powers becomes a relatively large value. As an example, when the second lamp power Wb is 300W, the sum Wa + Wb of the first and second lamp powers is 1000W. That is, during flash-up lighting, T1 is a period for performing high-power lighting in general in order to increase the ultraviolet output during the time of performing the ultraviolet irradiation work as an ultraviolet irradiation time zone. In this embodiment, the second lamp power Wb becomes smaller than the first lamp power Wa and can be set within the range of 100 to 5000 W. FIG.
또한, 제 1의 램프 전력 Wa와 제 2의 램프 전력 Wb의 비율 Wa/Wb, 통상적인 점등의 때 T2와 플래시 업 점등의 때 T1의 시간 간격비 T2/T1 및 통상적인 점등의 때 T2와 플래시 업 점등의 때 T1의 시간 간격은, 자외선 조사의 용도 및 작업의 형태에 따라 다르지만, 이하에 대략의 기준을 나타낸다.Further, the ratio Wa / Wb of the first lamp power Wa to the second lamp power Wb, the time interval ratio T2 / T1 of T2 at the time of normal lighting and T1 at the time of flash-up lighting, and T2 at the time of normal lighting and the flash Although the time interval of T1 at the time of up lighting changes with the use of ultraviolet irradiation and the form of operation | work, it shows an approximate reference | standard below.
제 1의 램프 전력 Wa와 제 2의 램프 전력 Wb의 비율 Wa/Wb는, 일반적으로는 1.8∼4.0의 범위이며, 바람직하게는 2.0∼3.0의 범위이다.The ratio Wa / Wb of the first lamp power Wa and the second lamp power Wb is generally in the range of 1.8 to 4.0, and preferably in the range of 2.0 to 3.0.
통상적인 점등의 때 T2와 플래시 업 점등의 때 T1의 시간 간격비 T2/T1은, 본 발명에서 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 0.1∼10이고, 바람직하게는 0.15∼7.0이다. 또한, 통상적인 점등의 때 T2와 플래시 업 점등의 때 T1은, 일반적으로는 0.1초∼2분이고, 바람직하게는 0.1∼10초이다. 하나의 실시예로서는 통상적인 점등 시간 T2가 2초이고, 플래시 업 점등 시간 T1이 10초이다. 다른 실시예로서는 통상적인 점등 시간 T2 및 플래시 업 점등 시간 T1이 모두 2초이다.The time interval ratio T2 / T1 of T2 at the time of normal lighting and T1 at the time of flash-up lighting is not particularly limited in the present invention, but is generally 0.1 to 10, preferably 0.15 to 7.0. In addition, T2 at the time of normal lighting and T1 at the time of flash-up lighting are generally 0.1 second-2 minutes, Preferably it is 0.1-10 second. In one embodiment, the normal lighting time T2 is 2 seconds and the flash up lighting time T1 is 10 seconds. As another example, the normal lighting time T2 and the flash up lighting time T1 are both 2 seconds.
또한, 점등회로(OC)의 회로 구성은, 적어도 플래시 업 점등의 때에는 정전류 제어를 하는 구성이거나, 또는 쇼트 아크형 방전램프의 수명에 수반하여 램프 전력이 서서히 증가하는 정전력 제어형의 구성이다.The circuit configuration of the lighting circuit OC is a configuration in which constant current control is performed at least during flash-up lighting, or in a constant power control type in which the lamp power gradually increases with the life of a short arc discharge lamp.
다음에, 본 형태의 쇼트 아크형 수은 램프 장치의 동작에 대하여 설명한다.이상 설명한 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 점등하면 투광성 기밀 용기(1)의 내부에 초고압 수은 증기 방전이 발생하여 주로 파장 365㎚의 자외선을 발생한다.Next, the operation of the short arc mercury lamp device of the present embodiment will be described. When the short arc discharge lamp SHL described above is turned on, an ultra-high pressure mercury vapor discharge is generated inside the translucent airtight container 1 and is mainly used. Ultraviolet rays with a wavelength of 365 nm are generated.
또한, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 점등회로(OC)에 의해 도 10에 나타낸 바와 같이 간헐적으로 플래시 업 점등이 이루어진다. 즉, 점등회로(OC)로부터 제 1의 램프 전력 Wa가 공급되고 있는 시간대 T2에서, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는 제 1의 램프 전력이 투입되어 아크 방전이 지속하고 있지만, 그 광출력은 작다. 그러나, 이때에는 광조사 작업을 실시하지 않고 대기 상태로 하면, 아무런 지장도 없다. 이어서, 시간대 T1에서, 점등회로(OC)로부터 공급되는 램프 전력이 완전히 교체되어 제 1의 램프 전력에 제 2의 램프 전력 Wb가 추가되어 증가한 램프 전력 Wa+Wb가 공급되면, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는 순간적으로 증광(增光) 점등으로 이행하여 플래시 업 점등을 실시한다. 그 결과, 자외선 출력이 증대하므로, 광조사 작업을 실시하기에 편리해진다. The short arc discharge lamp SHL is intermittently flashed-up as shown in FIG. 10 by the lighting circuit OC. That is, in the time period T2 at which the first lamp power Wa is supplied from the lighting circuit OC, the first arc power discharge lamp SHL is supplied with the first lamp power, and the arc discharge is continued. small. However, at this time, if it is made into a standby state without performing light irradiation work, there will be no problem. Then, in the time zone T1, when the lamp power supplied from the lighting circuit OC is completely replaced and the second lamp power Wb is added to the first lamp power and the increased lamp power Wa + Wb is supplied, the short arc discharge lamp (SHL) instantaneously shifts to dimming lighting and performs flash-up lighting. As a result, since ultraviolet output increases, it becomes convenient to carry out light irradiation work.
본 형태에서는 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 기밀 용기(1)의 점등 중 저온이 되는 부위의 바깥면에 보온막(5,6)을 형성하고 있으므로, 기밀 용기(1)의 온도 분포가 양호해지기 때문에, 플래시 업했을 때에 열변형이 생기는 경우가 비교적 적어지고, 기밀 용기(1)가 파손하기 어려워진다. 이 때문에, 플래시 업 점등에 의해 쇼트 아크형 방전램프(SHL) 및 점등회로(OC)의 소형화를 도모함과 동시에, 신뢰성이 높은 쇼트 아크형 수은 램프 장치를 얻을 수 있다.In this embodiment, since the
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 그 외의 형태에 대하여 설명한다.Below, the other aspect for implementing this invention is demonstrated.
본 발명의 쇼트 아크형 수은 램프 장치를 실시하기 위한 제 2의 형태는, 다음과 같다. 즉, 제 4의 형태의 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 상기 제 1의 형태에 있어서의 구성에 더하여, 도 1에 나타낸 바와 같이 음극(2K)의 밀봉장착 금속박(1c)으로부터 연이어 이어지는 부분의 길이를 D1(mm)로 하고, 양극(2A)의 밀봉장착 금속박(1c)으로부터 연이어 이어지는 부분의 길이를 D2(mm)로 하여, 통상적인 점등의 때의 제 1의 램프 전력을 Wa(W)로 하고, 플래시 업 점등의 때에 추가하는 제 2의 전력을 Wb(W)로 했을 때,The 2nd form for implementing the short arc mercury lamp device of this invention is as follows. In other words, the short arc discharge lamp SHL of the fourth aspect is, in addition to the configuration of the first aspect, as shown in FIG. 1, the portion that is continuously connected to the sealed
수식 1 : Wa/60<D1<(Wa+Wb)/5 Equation 1: Wa / 60 <D1 <(Wa + Wb) / 5
수식 2 : Wa/50<D2<(Wa+Wb)/4를, 각각 동시에 만족하도록 구성되어 있다.Equation 2: Wa / 50 < D2 < (Wa + Wb) / 4
상기 제 4의 형태는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 제 1의 램프 전력 Wa가 200∼10000W이고, 또한 제 1의 램프 전력 Wb가 100∼5000W까지의 범위에서 적용하면 적합하다. 또, D1 및 D2는, 본 형태 및 이하에 설명하는 형태에 있어서, 밀봉장착 금속박(1c)과 겹쳐 용접되어 있는 부분을 포함하지 않는 것으로 한다.The fourth aspect is suitable if the first lamp power Wa of the short arc discharge lamp SHL is 200 to 10000 W, and the first lamp power Wb is 100 to 5000 W. In addition, in this form and the form demonstrated below, D1 and D2 shall not contain the part welded by overlapping with the sealing mounting
상기 수식 1 및 2에서, 하한값 이하가 되면, 플래시 업 점등의 때의 전극 온도가 과승이 되어, 밀봉부(1b)의 유리의 열변형이 커져 기밀 용기(1)가 파손되기 쉬워진다. 또한, 상한값 이상이 되면, 전극(2K) 또는 (2A)가 너무 길어지기 때문에 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 대형화를 초래한다. 상기 수식 1 및 2의 범위 내이면, 플래시 업 점등을 실시해도 음극(2K) 및 양극(2A)의 점등 중의 온도가 허용 범위 내가 되어, 전극(2K) 또는 (2A)의 소모가 억제되어, 기밀 용기(1)의 흑화가 방지되어 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 수명이 길어짐과 동시에, 기밀 용기(1)의 파손이 방지된다.In the above formulas 1 and 2, when the temperature is lower than the lower limit, the electrode temperature at the time of flash-up lighting is overheated, and the thermal deformation of the glass of the sealing
본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 장치를 실시하기 위한 제 5의 형태는, 다음과 같다. 즉, 본 형태의 쇼트 아크형 수은 램프(SHL)는, 도 7에 있어서, 상기 제 1의 형태에 있어서의 구성에 더하여, 음극(2K)의 밀봉장착 금속박(1c)으로부터 연이어 이어지는 부분의 길이를 D1(mm)로 하고, 양극의 길이를 D2(mm)로 하며, 통상적인 점등의 때의 제 1의 램프 전력을 Wa로 하고, 플래시 업 점등의 때에 추가하는 제 2의 전력을 Wb로 했을 때,The fifth aspect for implementing the short arc type discharge lamp device of the present invention is as follows. That is, the short arc mercury lamp SHL of this form, in addition to the structure in the said 1st form in FIG. 7, has the length of the part connected continuously from the sealing
수식 1 : Wa/60<D1<(Wa+Wb)/12 Equation 1: Wa / 60 <D1 <(Wa + Wb) / 12
수식 2 : Wa/50<D2<(Wa+Wb)/10 Equation 2: Wa / 50 <D2 <(Wa + Wb) / 10
수식 3 : 200≤Wa≤1000Equation 3: 200≤Wa≤1000
수식 4 : 100≤Wb≤500을, 각각 동시에 만족하도록 구성되어 있다.It is comprised so that Formula (4): 100 <= Wb <= 500 may satisfy | fill simultaneously, respectively.
상기 수식 1 및 2에서, 하한값 이하가 되면, 플래시 업 점등의 때의 전극 온도가 과승이 되어, 밀봉부(1b)의 유리의 열변형이 커져 기밀 용기(1)가 파손되기 쉬워진다. 또한, 상한값 이상이 되면, 전극(2K) 또는 (2A)가 너무 길어질 수 있기 때문에 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 대형화를 초래한다. 수식 3 및 4에 규정하는 비교적 작은 램프 전력으로 플래시 업 점등하는 경우에 있어서, 상기 수식 1 및 2의 범위 내이면, 플래시 업 점등을 실시해도 음극(2K) 및 양극(2A)의 점등 중의 온도가 허용 범위내가 되어, 전극(2K) 또는 (2A)의 소모가 억제되고, 기밀 용기(1)의 흑화가 방지되어 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 수명이 길어짐과 동시에, 기밀 용기(1)의 파손이 방지된다.In the above formulas 1 and 2, when the temperature is lower than the lower limit, the electrode temperature at the time of flash-up lighting is overheated, and the thermal deformation of the glass of the sealing
따라서, 제 3의 형태는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 제 1 및 제 2의 램프 전력 Wa가 수식 3 및 4의 범위에서 사용되는 비교적 소형의 쇼트 아크형 방전램프를 플래시 업하는 경우의 일반적으로 적용되는 범위이다.Accordingly, the third aspect is a case where the first and second lamp powers Wa of the short arc discharge lamp SHL flash up relatively small short arc discharge lamps used in the ranges of
본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 장치를 실시하기 위한 제 6의 형태는, 다음과 같다. 즉, 본 형태의 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 도 7에 있어서, 상기 제 1의 형태에 있어서의 구성에 더하여, 음극(2K)의 길이를 D1(mm)로 하고, 양극(2A)의 길이를 D2(mm)로 하며, 통상적인 점등의 때의 제 1의 램프 전력을 Wa로 하고, 플래시 업 점등의 때에 추가하는 제 2의 전력을 Wb로 했을 때,The sixth aspect for implementing the short arc type discharge lamp device of this invention is as follows. That is, the short arc discharge lamp SHL of this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment in Fig. 7, the length of the
수식 1 : Wa/70<D1<(Wa+Wb)/20 Equation 1: Wa / 70 <D1 <(Wa + Wb) / 20
수식 2 : Wa/65<D2<(Wa+Wb)/16 Equation 2: Wa / 65 <D2 <(Wa + Wb) / 16
수식 3 : 1000≤Wa≤4000Equation 3: 1000≤Wa≤4000
수식4 : 500≤Wb≤2000을, 각각 동시에 만족하도록 구성되어 있다.Equation 4: 500 ≤ Wb ≤ 2000 are configured to satisfy each other at the same time.
상기 수식 1 및 2에서, 하한값 이하가 되면, 플래시 업 점등의 때의 전극 온도가 과승이 되어, 밀봉부(1b)의 유리의 열변형이 커져 기밀 용기(1)가 파손되기 쉬워진다. 또한, 상한값 이상이 되면, 전극(2K) 또는 (2A)가 너무 길어질 수 있기 때문에 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 대형화를 초래한다. 수식 3 및 4에 규정하는 중위의 램프 전력으로 플래시 업 점등하는 경우에서, 상기 수식 1 및 2의 범위 내이면, 플래시 업 점등을 실시해도 음극(2K) 및 양극(2A)의 점등 중의 온도가 허용 범위 내가 되어, 전극(2K) 또는 (2A)의 소모가 억제되고, 기밀 용기(1)의 흑화가 방지되어 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 수명이 길어짐과 동시에, 기밀 용기(1)의 파손이 방지된다. In the above formulas 1 and 2, when the temperature is lower than the lower limit, the electrode temperature at the time of flash-up lighting is overheated, and the thermal deformation of the glass of the sealing
따라서, 제 6의 형태는, 쇼트 아크형 방전 램프(SHL)의 제 1 및 제 2의 램프 전력 Wa가 수식 3 및 4의 범위에서 사용되는 중형의 쇼트 아크형 방전램프(SHL)를 플래시 업 점등하는 경우의 일반적으로 적용되는 범위이다.Therefore, the sixth aspect flashes up the medium-sized short arc type discharge lamp SHL in which the first and second lamp power Wa of the short arc type discharge lamp SHL are used in the ranges of
본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 장치를 실시하기 위한 제 7의 형태는, 다음과 같다. 즉, 본 형태의 쇼트 아크형 수은 램프(SHL)는, 도 7에 있어서, 상기 제 1의 형태에 있어서의 구성에 더하여, 음극의 길이를 D1(mm)로 하고, 양극의 길이를 D2(mm)로 하며, 통상적인 점등의 때의 제 1의 램프 전력을 Wa로 하고, 제 2의 전력을 Wb로 했을 때, A seventh aspect for implementing the short arc type discharge lamp device of the present invention is as follows. That is, the short arc mercury lamp SHL of this embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment in Fig. 7, the length of the cathode is D1 (mm), and the length of the anode is D2 (mm). When the first lamp power at the time of normal lighting is Wa, and the second power is Wb,
수식 1: Wa/120<D1<(Wa+Wb)/30Equation 1: Wa / 120 <D1 <(Wa + Wb) / 30
수식 2 : Wa/100<D2<(Wa+Wb)/25Equation 2: Wa / 100 <D2 <(Wa + Wb) / 25
수식 3 : 4000≤Wa≤10000Equation 3: 4000≤Wa≤10000
수식 4 : 2000≤Wb≤5000을, 각각 동시에 만족하도록 구성되어 있다. It is comprised so that Formula (4): 2000 <= Wb <5000 may satisfy | fill simultaneously, respectively.
상기 수식 1 및 2에서, 하한값 이하가 되면, 플래시 업 점등의 때의 전극 온도가 과승이 되어, 밀봉부(1b)의 유리의 열변형이 커져 기밀 용기(1)가 파손되기 쉬워진다. 또한, 상한값 이상이 되면, 전극(2K) 또는 (2A)가 너무 길어질 수 있기 때문에 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 대형화를 초래한다. 수식 3 및 4에 규정하는 큰 램프 전력으로 플래시 업 점등하는 경우에 있어서, 상기 수식 1 및 2의 범위 내이면, 플래시 업 점등을 실시해도 음극(2K) 및 양극(2A)의 점등 중의 온도가 허용 범위 내가 되어, 전극(2K) 또는 (2A)의 소모가 억제되고, 기밀 용기(1)의 흑화가 방지되어 쇼트 아크형 수은 램프(SHL)의 수명이 길어짐과 동시에, 기밀 용기(1)의 파손이 방지된다.In the above formulas 1 and 2, when the temperature is lower than the lower limit, the electrode temperature at the time of flash-up lighting is overheated, and the thermal deformation of the glass of the sealing
따라서, 제 7의 형태는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 제 1 및 제 2의 램프 전력 Wa가 수식 3 및 4의 범위에서 사용되는 대형의 쇼트 아크형 방전램프(SHL)에 있어서의 경우의 일반적으로 적용되는 범위이다.Therefore, the seventh aspect is the case of the large-sized short arc discharge lamp SHL in which the first and second lamp power Wa of the short arc discharge lamp SHL are used in the ranges of
본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 장치를 실시하기 위한 제8의 형태는, 다음과 같다. 즉, 본 형태의 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 도 7에 있어서, 상기 제 3내지 제 7의 어느 하나의 형태에 있어서의 구성에 더하여, 통상적인 점등의 때의 제 1의 램프 전력을 Wa로 하고, 제 2의 전력을 Wb로 하며, 음극(2K) 및 양극(2A)의 용접부 단면적을 S(㎟)로 했을 때,An eighth aspect for implementing the short arc discharge lamp device of the present invention is as follows. That is, the short arc discharge lamp SHL of the present embodiment, in addition to the configuration of any one of the third to seventh embodiments in FIG. 7, provides the first lamp power at the time of normal lighting. When Wa is used, the second electric power is Wb, and the weld section cross-sectional area of the
수식 1 : 0.001<S/(Wa+Wb)<0.45 Equation 1: 0.001 <S / (Wa + Wb) <0.45
수식 2 : 200≤Wa≤2000Equation 2: 200≤Wa≤2000
수식 3 : 100≤Wb≤1000을, 각각 동시에 만족하도록 구성되어 있다.It is comprised so that Formula (3): 100 <= Wb <= 1000 may satisfy | fill simultaneously, respectively.
제 8의 형태에서는, 도 7에 있어서, 음극(2K) 및 양극(2A)의 기초끝단부에 용접하여 1매의 밀봉장착 금속박(1c)을 용접할 뿐만 아니라, 상기 기초끝단부를 사이에 두고 2매의 봉착 금속박(1c)을 기초끝단부의 양면에서 용접해도 좋다. 음극(2K) 및 양극(2A)의 용접부 단면적 S(㎟)를 구하려면 밀봉장착 금속박(1c)과 밀봉장착 금속박(1c)의 접합면의 감축(勘軸)방향의 거의 중앙 위치에서 단면적을 측정하는 것으로 한다.In the eighth aspect, in FIG. 7, not only the welded
상기 수식 1에서, 하한값 이하가 되면, 플래시 업 점등의 때에 전극(2K) 또 는 (2A)의 밀봉장착 금속박(1c)과의 용접부의 온도가 과승이 되어, 기밀 용기(1)가 파손하기 쉽다. 또한, 상한값 이상이 되면, 플래시 업 점등의 때에 전극(2K) 또는 (2A)와 밀봉장착 금속박(1c)과의 용접부에 있어서의 밀봉부(1b)의 유리의 열변형이 커져 기밀 용기(1)가 파손되기 쉬워진다. 상기 수식 1의 범위 내이면, 플래시 업 점등을 실시해도 음극(2K) 및 양극(2A)의 밀봉장착 금속박(1c)과의 용접부에 있어서의 점등 중의 온도가 허용 범위내가 되어, 전극(2K,2A)의 소모가 억제되고, 전극 물질이나 그 화합물이 비산하여 발생하는 기밀 용기(1)의 흑화가 방지되어 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 수명이 길어짐과 동시에, 기밀 용기(1)의 파손이 방지된다.In the above formula 1, when the lower limit value or less is reached, the temperature of the welded portion with the sealed
본 발명의 쇼트 아크형 방전램프 장치를 실시하기 위한 제 9의 형태는, 다음과 같다. 즉, 본 형태의 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 도 7에 있어서, 상기 제 3내지 제 8 중의 어느 하나의 형태에 있어서의 구성에 더하여, 통상적인 점등의 때의 제 1의 램프 전력을 Wa로 하고, 제 2의 전력을 Wb로 하며, 음극(2K)의 표면적을 Sa(㎟)로 하고, 양극(2A)의 표면적을 Sb(㎟)로 했을 때,A ninth aspect for implementing the short arc type discharge lamp device of the present invention is as follows. That is, the short arc type discharge lamp SHL of this embodiment, in addition to the configuration in any one of the third to eighth embodiments of FIG. 7, provides the first lamp power at the time of normal lighting. When Wa is set, the second electric power is Wb, the surface area of the
수식 1 : 0.5<(Wa+Wb)/Sa<10 Equation 1: 0.5 <(Wa + Wb) / Sa <10
수식 2 : 0.08<(Wa+Wb)/Sb<5 Equation 2: 0.08 <(Wa + Wb) / Sb <5
수식 3 : 200≤Wa≤2000Equation 3: 200≤Wa≤2000
수식 4 : 100≤Wb<1000을, 각각 동시에 만족하도록 구성되어 있다.It is comprised so that Formula (4): 100 <= Wb <1000 may satisfy | fill simultaneously, respectively.
제 9의 형태에서, 음극(2K) 및 양극(2A)의 표면적은 전극 전체의 표면적을 말한다.In the ninth aspect, the surface areas of the
상기 수식 1 및 2에서, 하한값 이하가 되면, 플래시 업 점등의 때에 전극 온 도가 과승이 되어, 열변형이 커져 기밀 용기(1)가 파손되기 쉬워진다. 또한, 상한값 이상이 되면, 전극(2K) 또는 (2A)가 커져 쇼트 아크형 방전램프(SHL)가 대형화하여 버린다. 상기 수식 1 및 2의 범위 내이면, 플래시 업 점등을 실시해도 음극(2K) 및 양극(2A)의 온도가 허용 범위 내가 되어, 전극(2K,2A)의 소모가 억제되고, 기밀 용기(1)의 흑화가 방지되어 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 수명이 길어짐과 동시에, 기밀 용기(1)의 파손이 방지된다.In the above expressions 1 and 2, when the lower limit value or less is reached, the electrode temperature becomes excessive at the time of flash-up lighting, and thermal deformation becomes large, and the airtight container 1 is easily damaged. Moreover, when it is more than an upper limit, the
도 11 및 도 12는, 본 발명의 자외선 조사장치를 실시하기 위한 하나의 형태를 나타내며, 도 11은 정면 단면도, 도 12는 좌측면 단면도이다. 또, 각 도면에서, 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 부여하여 설명은 생략한다.11 and 12 show one embodiment for implementing the ultraviolet irradiation device of the present invention, FIG. 11 is a front sectional view, and FIG. 12 is a left sectional view. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.
본 형태에서, 자외선 조사장치는, 자외선 조사장치 본체(11), 쇼트 아크형 방전램프 점등장치(12)를 구비하고 있다.In this embodiment, the ultraviolet irradiation device includes an ultraviolet irradiation device
자외선 조사장치 본체(11)는, 자외선 조사장치로부터 쇼트 아크형 방전램프 점등장치(12)를 제외한 나머지 부분으로 이루어진다. 본 형태에서, 자외선 조사장치 본체(11)는, 광학계(11a), 조광기구(11b), 광학 셔터(11c), 냉각 기구(11d), 조사입구(11e) 및 케이싱(11f) 등을 구비하여 구성되어 있다.The ultraviolet irradiation device
광학계(11a)는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)로부터 방사한 자외선을 아래쪽으로 집광하고, 조사입구(11e)로부터 도출하기 위한 광학 수단으로 이루어진다. 그리고, 타원 반사경(11a1), 제 1 미러(11a2), 도광체(11a3) 및 제 2 미러(11a4)로 이루어진다. 타원 반사경(11a1)은, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)로부터 방사된 자외선을 그 반사면에서 반사시켜 아래쪽으로 집광한다. 제 1 미러(11a2)는, 집광된 자외선을 반사하여 90°굴곡시켜, 수평 방향으로 진행시킨다. 도광체(11a3)는, 상기의 수평 방향으로 진행한 자외선이 후술하는 조광기구(11b) 및 광학 셔터(11c)를 통과한 후, 자외선을 케이싱(11f)의 외부로 도광한다. 제 2 미러(11a4)는, 도광체(11a3)의 다른 끝단으로부터 도출된 자외선을 반사하여 아래쪽으로 90°굴곡시킨다. 아래쪽으로 굴곡한 자외선은, 상술한 조사입구(11a1)로부터 도출되어 도시하지 않은 워크를 조사한다. The
조광기구(11b)는, 조사입구(11e)로부터 도출되어 도시하지 않은 워크를 조사할 때의 자외선 조도를 원하는 바대로 조절한다. 또한, 조광기구(11b)는, 개구 면적이 다른 다수의 통로를 동심원 형상으로 형성한 회전 원반으로 이루어지고, 회전 원반을 회전시켜 통로의 개구면적을 원하는 바의 것으로 선택함으로써, 조광을 실시한다.The
광학 셔터(11c)는, 조광기구(11b)를 통과한 자외선을 통과(열림)시켜, 도광체(11a3)에 입사시키거나, 차단(닫힘)하여 도광체(11a3)에 입사하지 않도록 하거나 한다. 따라서, 워크에 자외선을 조사할 때에 열림으로 하고, 워크에 조사하지 않을 때에는 닫힘으로 해둔다. The
냉각 기구(11d)는, 케이싱(11f)의 내부를 배기하여 냉각함과 동시에, 자외선 조사장치의 내부로부터 먼지 등이 외부로 방출되어 분위기를 오염하지 않도록 케이싱의 내부를 배기하여 도 8에 나타내는 덕트(13)로 배출한다. 또한, 도시를 생략하고 있지만, 원하는 바에 따라 쇼트 아크형 수은 램프(SHL)의 바람직하게는 양극 근방 위치의 투광성 기밀 용기의 바깥면에 공기를 내뿜어, 쇼트 아크형 방전램 프(SHL)를 냉각하는 기구를 부가할 수 있다.The
케이싱(11f)은, 이상의 각 수단 및 쇼트 아크형 방전램프 점등장치(12)를 내부의 소정 위치에 수납하고 있다.The
쇼트 아크형 방전램프 점등장치(12)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 본 발명을 실시하기 위한 제 1 및 제 2의 형태 중의 어느 하나를 이용할 수 있다. 쇼트 아크형 방전램프(SHL)는, 케이싱(11f)의 내부 상부 위치에 관축이 수직으로 매달려 있다. 또, 관축의 위치를 조정하여 광축을 조정하는 기구(11g)가 배열 설치되어 있다.As the short arc type discharge
다음에, 상술의 자외선 조사장치를 이용하는 본 발명의 자외선 조사방법을 실시하기 위한 하나의 형태에 대하여 설명한다. 즉, 본 실시형태에서는, 쇼트 아크형 방전램프(SHL)가 제 1의 기간 T1이 되면, 광학 셔터(11e)가 동기(同期)하여 열림이 되므로, 조사입구(11e)로부터 자외선이 도시하지 않은 워크에 조사된다. 제 1의 기간 T1에 조사구(11e)로부터 조사되는 자외선은, 기술한 바와 같이 쇼트 아크형 방전램프(SHL)의 수명 중을 통해서 자외선 조도의 저하가 억제되므로, 자외선 조사시간을 변화시키는 등의 번거로운 제어가 불필요하게 되거나, 또는 원하는 바에 따라 제어를 실시하는 경우라 하더라도 그 제어가 용이해진다. 또한, 자외선 조사에 의해 처리의 격차가 작아져, 양호한 자외선 조사 효과를 얻을 수 있다.Next, one aspect for implementing the ultraviolet irradiation method of this invention using the above-mentioned ultraviolet irradiation apparatus is demonstrated. That is, in this embodiment, when the short arc type discharge lamp SHL reaches the first period T1, the
본 발명은, 반도체 노광, 자외선 경화성 수지의 경화, 광세정 등 자외선을 조사하여 실시하는 처리에 적용할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a treatment performed by irradiating ultraviolet rays such as semiconductor exposure, curing of ultraviolet curable resin, and light cleaning.
본 발명에 의하면, 쇼트 아크형 방전램프의 수명의 진전에 수반하는 자외선 조도의 감퇴를 보상한 쇼트 아크형 방전램프 점등장치, 이것을 이용한 자외선 조사장치 및 자외선 조사방법을 제공할 수 있다. 즉, 제 1의 발명에서는, 쇼트 아크형 방전램프의 수명의 진전에 수반하여 전극 앞끝단이 소모하여 전극 사이 거리가 커져 램프 전압이 상승하면, 정전류 제어를 위해서 투입되는 램프 전력이 증대하고 있, 쇼트 아크형 방전램프의 수명의 진전에 수반한 자외선 조도의 감퇴를 보상한다. 또한, 제 2의 발명에 있어서는, 쇼트 아크형 방전램프의 수명의 진전에 수반하여 정전력 제어형의 점등회로로부터 공급하는 전력이 점차 증가하므로, 쇼트 아크형 방전램프의 수명의 진전에 수반한 자외선 조도의 감퇴를 보상한다.According to the present invention, it is possible to provide a short arc discharge lamp lighting device which compensates for the deterioration of ultraviolet illuminance accompanying the progress of the life of the short arc discharge lamp, the ultraviolet irradiation device and the ultraviolet irradiation method using the same. That is, in the first invention, when the front end of the electrode is consumed and the distance between the electrodes is increased and the lamp voltage rises with the progress of the life of the short arc discharge lamp, the lamp power input for the constant current control is increasing. It compensates for the deterioration of UV illuminance accompanying the progress of the life of a short arc discharge lamp. In addition, in the second invention, since the power supplied from the constant-voltage-controlled lighting circuit gradually increases with the progress of the life of the short arc type discharge lamp, the ultraviolet illuminance with the progress of the life of the short arc type discharge lamp is increased. To compensate for the decline.
또한, 본 발명에 의하면, 상기에 더하여 쇼트 아크형 방전램프의 구조를 최적화 즉 소정의 위치에 보온막을 구비하고, 또는 계속해서 플래시 업 점등에 있어서의 제 1 및 제 2의 램프 전력에 대해서 음극 및 양극의 길이, 단면적 또는 표면적을 소정 값 범위로 설정하였으므로, 플래시 업 점등일 때에 쇼트 아크형 방전램프에 발생하는 열변형을 줄여, 그 기밀 용기의 파손을 방지한 쇼트 아크형 방전램프 점등장치, 이것을 이용한 자외선 조사장치 및 자외선 조사방법을 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, in addition to the above, the structure of the short arc type discharge lamp is optimized, i.e., provided with a heat insulating film at a predetermined position, or subsequently for the first and second lamp powers in flash-up lighting. Since the length, the cross-sectional area or the surface area of the anode is set within a predetermined value range, the short arc discharge lamp lighting device which reduces the thermal deformation generated in the short arc discharge lamp when the flash-up lights and prevents damage to the airtight container, The ultraviolet irradiation device and the ultraviolet irradiation method used can be provided.
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