TW201929029A - 放電燈 - Google Patents

Abstract

本發明提高放電燈的照度。實施方式的放電燈包括發光管、及在發光管內引起放電的電極。在發光管內，封入有稀有氣體、汞、汞以外的封入金屬、鹵元素及碘化鎵。碘化鎵的封入量以發光管內的容積比計為大於或等於0.06 mg/cc且小於或等於0.10 mg/cc。

Description

放電燈

本發明的實施方式涉及一種放電燈（lamp）。

例如在半導體的曝光過程或紫外線（Ultraviolet，UV）油墨（ink）或UV塗料的乾燥過程、樹脂的固化過程等中，為了借助紫外線來進行光化學反應，使用長弧（long arc）型放電燈來作為發出紫外線的光源。

此種長弧型放電燈有：在發光管的兩端部設有電極，且例如在發光管的內部封入有稀有氣體與汞的汞燈；或者除了汞以外，還封入有其他封入金屬及鹵元素等的金屬鹵化物燈（metal halide lamp）。封入金屬例如根據被照射體所吸收的波長，而從鐵、錫、鎂、鉈、鉍等中選擇。

作為關聯技術的放電燈，已知有下述技術：在不需要365 nm左右的短波長吸收，例如用於使油墨或塗料、黏合劑等固化的用途中使用的情況下，通過封入鎵或鉛的鹵化物來作為封入金屬，從而提高照度。

[現有技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本專利第6011111號說明書

[發明所要解決的問題] 在使用鎵來作為所述封入金屬的放電燈中，為了使油墨或塗料、黏合劑等適當地固化，理想的是進一步提高照度。

因此，本發明的目的在於提供一種能夠提高照度的放電燈。

[解決問題的技術手段] 實施方式的放電燈包括：發光管；以及電極，在所述發光管內引起放電，在所述發光管內，封入有稀有氣體、汞、所述汞以外的封入金屬、鹵元素及碘化鎵，所述碘化鎵的封入量以所述發光管內的容積比計為大於或等於0.06 mg/cc且小於或等於0.10 mg/cc。

[發明的效果] 根據本發明，能夠提高放電燈的照度。

以下說明的實施方式的放電燈5具備發光管6與電極7。電極7在發光管6內引起放電。在發光管6內，封入有稀有氣體、汞、汞以外的封入金屬、鹵元素及碘化鎵。碘化鎵的封入量以發光管6內的容積比計為大於或等於0.06 mg/cc且小於或等於0.10 mg/cc。

而且，以下說明的實施方式的放電燈5中的封入金屬為碘化鉛。碘化鉛相對於碘化鎵的重量比為大於或等於0.03且小於或等於0.25。

（實施方式） 以下，對於實施方式的長弧型放電燈（以下簡稱作“放電燈”），參照附圖來進行說明。圖1是表示實施方式的放電燈的示意圖。如圖1所示，實施方式的放電燈5例如被安裝於光照射裝置1所具備的安裝部3，實施方式的放電燈5例如被用於將照射光照射向油墨或塗料、黏合劑等被照射體。安裝部3具有保持放電燈5的一對保持構件4，由一對保持構件4來保持放電燈5所具有的後述的一對燈頭構件13。

（放電燈的結構） 本實施方式的放電燈5是長弧型單重管金屬鹵化物燈，是所謂的高亮度放電燈（High Intensity Discharge lamp，HID）。放電燈5發出峰值（peak）波長為400 nm附近、例如405 nm（400 nm～410 nm左右）或420 nm（415 nm～425 nm左右）的光。如圖1所示，放電燈5具備發光管6、燈頭構件13及連接線14。

發光管6是由具有透光性的石英玻璃形成為圓筒狀，在內部具有放電空間6a。作為發光管6，例如使用發光長度為500 mm左右～2500 mm左右者。在放電空間6a的內部，例如封入有作為稀有氣體的氬氣、高蒸氣壓的汞、汞以外的封入金屬、鹵元素，除了這些以外，還封入有碘化鎵（GaI₃ ）作為鎵的鹵化物。作為汞以外的封入金屬，封入有碘化鉛（PbI₂ ）作為鉛的鹵化物。碘化鉛起到提高碘化鎵的發光的作用。發光管6中的碘化鎵及碘化鉛的封入量將後述。

如圖1所示，在發光管6的放電空間6a的兩端，設有一對電極7。雖未圖示，但電極7具有電極軸與線圈（coil）。電極軸的一端部側朝向放電空間6a側，一端部設在放電空間6a內。電極軸的另一端部被熔接接合於後述的金屬箔。線圈被捲繞在電極軸的一端部的外周面，且配置在放電空間6a內。電極軸及線圈是由以鎢為主成分的金屬材料所形成。

在發光管6的兩端部，如圖1所示，形成有對放電空間6a進行密封的密封部11。密封部11是通過發光管6的兩端部受到熱收縮（縮徑）而密封的所謂的收縮密封（shrink seal）而形成的圓柱狀收縮密封部。而且，在發光管6的兩端部的外周面，從放電空間6a的兩端跨及密封部11的外周面而設有保溫膜12。保溫膜12例如是由氧化鋯（ZrO2）等所形成的反射膜，對發光管6的放電空間6a的兩端進行保溫。

雖未圖示，但在密封部11的內部嵌入有金屬箔，電極軸的另一端部及金屬箔、引線（導線）的一端部由石英玻璃予以密封。金屬箔例如是由鉬形成為矩形狀。而且，在金屬箔的另一端部，熔接接合有引線的一端部的外周面。

而且，接合於金屬箔的引線的另一端部是從密封部11引出。而且，在密封部11的外周部，如圖1所示，設有圓筒狀的燈頭構件13。燈頭構件13通過黏合劑而接合於發光管6的密封部11。

連接線14被配置在發光管6的外部，且一端部連接於從密封部11引出的引線的另一端部。連接線14的一端部與引線的另一端部例如經由通過熔接所形成的連接部（未圖示）而連接。並且，在將放電燈5安裝於光照射裝置1的安裝部3時，通過設於安裝部3的一對保持構件4來保持燈頭構件13，並將連接線14連接於電源部（未圖示）。

（發光管中的碘化鎵及碘化鉛的封入量） 圖2是關於實施方式的放電燈5，而表示碘化鎵的封入量、與燈功率及照度的關係的圖表。在圖2中，縱軸表示照度[mW/cm]，橫軸表示燈功率[kW]。圖2是對於封入在發光管6的放電空間6a內的碘化鎵，變更放電空間6a的每1 cc容積的封入量[mg/cc]時的測定結果。作為發光管6，使用外徑為27.6 mm、壁厚1.6 mm（內徑24.4 mm）、發光長度（放電空間6a的長度）為2250 mm者。在自然空氣冷卻的環境下，使放電燈5以18 kW、22.5 kW、27 kW的燈功率（功耗）[kW]分別點亮。對於照度，是在距離放電燈5為1 m的位置處，使用峰值靈敏度波長為400 nm的奧克（ORC）製作所製造的照度計UV-M03A來測定。

如圖2所示，碘化鎵的封入量為0.107 mg/cc時（圖2中的線L1）且燈功率為18 kW時的照度與碘化鎵的封入量為0.088 mg/cc時（圖2中的線L2）大致等同，無法期待伴隨封入量增加的照度上升。因此，在對放電燈5供給的電流密度低（燈功率小）的情況下，碘化鎵的封入量達到0.10 mg/cc便足夠。

而且，碘化鎵的封入量為0.044 mg/cc時（圖2中的線L4）且燈功率為27 kW時的照度與碘化鎵的封入量為0.064 mg/cc時（圖2中的線L3）相比，產生了17 %的照度差，在對放電燈5供給的電流密度高（燈功率高）的情況下，通過將碘化鎵的封入量設為大於或等於0.06 mg/cc，能夠獲得高照度。

在放電燈5的實際使用時，多為管理為固定的照度來使用，會進行使燈功率逐漸上升的控制，以使放電燈5在每個點亮累積時間下降的照度成為固定的照度。因此，放電燈5的壽命判定是通過對放電燈5供給的燈功率到達額定燈功率來判定。此時，若照度低，則初始的燈功率變高，到達額定燈功率為止的時間變短，因此無法長時間使用。

此處，若對碘化鎵的封入量為0.044 mg/cc時（圖2中的線L4）與0.064 mg/cc時（圖2中的線L3）進行比較，則在0.044 mg/cc時（圖2中的線L4），燈功率低的18 kW時的照度低，燈功率越上升，照度差越增加。因此，在碘化鎵的封入量為0.044 mg/cc時（圖2中的線L4），為了將照度保持為固定，燈功率將快速上升，放電燈5的實際使用時間變短。因而，為了延長放電燈5的使用時間，優選碘化鎵的封入量為大於或等於0.06 mg/cc。因此，優選的是，碘化鎵的封入量以發光管6內的容積比計為大於或等於0.06 mg/cc且小於或等於0.10 mg/cc。

圖3是關於實施方式的放電燈5，而表示碘化鉛相對於碘化鎵的重量比與照度的關係的圖表。圖3中，縱軸表示照度[mW/cm]，橫軸表示碘化鉛相對於碘化鎵的重量比。圖3是對封入至發光管6的放電空間6a內的碘化鉛相對於碘化鎵的重量比[PbI₂ /GaI₃ ]進行變更時的測定結果。作為發光管6，使用外徑為27.6 mm、發光長度（放電空間6a的長度）為2250 mm者。在自然空氣冷卻的環境下，使放電燈5以18 kW的燈功率（功耗）點亮。關於照度，是在距離放電燈5為1 m的位置處，使用峰值靈敏度波長為400 nm的奧克（ORC）製作所製造的照度計UV-M03A來測定。

碘化鉛的封入量是基於碘化鉛相對於碘化鎵的重量比而設定。如圖3所示，分別測定碘化鉛相對於碘化鎵的重量比為0.01、0.03、0.25、0.50、1.00時的照度。當碘化鉛相對於碘化鎵的重量比為0.01時，照度變低。而且，當碘化鉛相對於碘化鎵的重量比超過0.25時，存在照度下降的傾向，因此重量比超過0.25將造成碘化鉛的過剩封入。因此，作為碘化鉛的封入量，碘化鉛相對於碘化鎵的重量比優選為大於或等於0.03且小於或等於0.25。通過在此重量比的範圍內封入碘化鉛，從而可伴隨碘化鉛封入量的增加而提高照度，作為一例，可獲得超過40 mW/cm的照度。

如上所述，實施方式的放電燈5中，封入發光管6內的碘化鎵以發光管6內的容積比計為大於或等於0.06 mg/cc且小於或等於0.10 mg/cc。由此，能夠提高放電燈5的照度，並且能夠抑制放電燈5的使用時間變短。其結果，放電燈5能夠使例如對波長為405 nm左右或420 nm左右的光進行吸收的油墨或塗料、黏合劑等適當地固化。

而且，實施方式的放電燈5在發光管6內封入有碘化鉛，碘化鉛相對於碘化鎵的重量比為大於或等於0.03且小於或等於0.25。由此，能夠伴隨碘化鉛封入量的增加而提高照度，能夠使用適當封入量的碘化鉛來提高照度。

對本發明的實施方式進行了說明，但實施方式僅為例示，並不意圖限定本發明的範圍。實施方式能夠以其他的各種形態來實施，在不脫離發明主旨的範圍內，能夠進行各種省略、置換、變更。實施方式或其變形包含在本發明的範圍或主旨內，同樣地，包含在申請專利範圍所記載的發明及其均等的範圍內。

1‧‧‧光照射裝置

3‧‧‧安裝部

4‧‧‧保持構件

5‧‧‧放電燈

6‧‧‧發光管

6a‧‧‧放電空間

7‧‧‧電極

11‧‧‧密封部

12‧‧‧保溫膜

13‧‧‧燈頭構件

14‧‧‧連接線

L1～L4‧‧‧線

圖1是表示實施方式的放電燈的示意圖。 圖2是關於實施方式的放電燈，而表示碘化鎵的封入量、與燈功率及照度的關係的圖表。 圖3是關於實施方式的放電燈，而表示碘化鉛相對於碘化鎵的重量比與照度的關係的圖表。

Claims (2)

1. 一種放電燈，包括： 發光管；以及 電極，在所述發光管內引起放電， 在所述發光管內，封入有稀有氣體、汞、所述汞以外的封入金屬、鹵元素及碘化鎵， 所述碘化鎵的封入量以所述發光管內的容積比計為大於或等於0.06 mg/cc且小於或等於0.10 mg/cc。
2. 如申請專利範圍第1項所述的放電燈，其中 所述封入金屬為碘化鉛， 所述碘化鉛相對於所述碘化鎵的重量比為大於或等於0.03且小於或等於0.25。