TW202230450A - 低壓紫外線燈單元 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可抑制形成最冷部的位置產生偏差的低壓紫外線燈單元。實施方式的低壓紫外線燈單元包括：發光管，具有封入有稀有氣體以及水銀的放電空間；電極，分別設置於所述發光管的兩側的端部；以及塊，與所述發光管接觸。所述塊具有：第一部分，與所述發光管接觸；以及第二部分，在所述發光管延伸的方向上與所述第一部分鄰接地設置。所述第一部分的熱傳導率比所述第二部分的熱傳導率高。

Description

低壓紫外線燈單元

本發明的實施方式涉及一種低壓紫外線燈單元。

若點亮低壓水銀燈，則封入至發光管的內部的水銀的一部分會因點亮產生的熱而蒸氣化。若電子與經蒸氣化的水銀碰撞，則會產生波長為254 nm的紫外線。在此情況下，若水銀的蒸氣壓過低，則會導致紫外線的照度不足，若水銀的蒸氣壓過高，則會導致所產生的紫外線被水銀吸收而紫外線的照度衰減。

水銀的蒸氣壓受發光管的溫度的影響。另外，在發光管的點亮中溫度最低的部位（最冷部），水銀凝聚。因此，若對發光管的最冷部的溫度進行控制，則可使得水銀的蒸氣壓、進而使得紫外線的照度成為適當的範圍。

例如，在發光管的端部安裝金屬塊來形成最冷部，通過對金屬塊進行冷卻可對最冷部的溫度進行控制。但是，根據發光管與金屬塊的接觸位置、或將發光管固定於金屬塊的固定件的緊固情況等，形成最冷部的位置有時在金屬塊的安裝範圍內產生偏差。若形成最冷部的位置產生偏差，則最冷部與作為熱源的電極或陽光柱之間的距離產生偏差，而有無法獲得適當的最冷部的溫度、進而無法獲得適當的紫外線的照度之虞。 因此，期望可抑制形成最冷部的位置產生偏差的低壓紫外線燈單元的開發。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平7-240172號公報

[發明所要解決的問題]

本發明所要解決的問題在於提供一種可抑制形成最冷部的位置產生偏差的低壓紫外線燈單元。 [解決問題的技術手段]

實施方式的低壓紫外線燈單元包括：發光管，具有封入有稀有氣體以及水銀的放電空間；電極，分別設置於所述發光管的兩側的端部；以及塊，與所述發光管接觸，所述塊具有：第一部分，與所述發光管接觸；以及第二部分，在所述發光管延伸的方向上與所述第一部分鄰接地設置，所述第一部分的熱傳導率比所述第二部分的熱傳導率高。 [發明的效果]

根據本發明的實施方式，可提供一種可抑制形成最冷部的位置產生偏差的低壓紫外線燈單元。

以下，參照附圖對實施方式進行示例。此外，各附圖中，對同樣的構成元件標注相同的符號，並適宜省略詳細的說明。 圖1是用於例示本實施方式的低壓紫外線燈單元1的示意圖。 圖2是圖1中的低壓紫外線燈單元1的A-A線方向的示意剖面放大圖。 圖3是燈2的示意剖面圖。

如圖1及圖2所示，低壓紫外線燈單元1例如具有：燈2、塊3、溫度控制部4及固定部5。 如圖3所示，燈2例如具有發光管20及電極21。 發光管20例如可設為呈大致U字狀的圓筒管。發光管20可由透過紫外線的材料形成。發光管20例如可由石英玻璃形成。發光管20的大小可根據燈2的用途等適宜變更。例如，發光管20的外徑（管徑）可設為30 mm左右，內徑可設為28 mm左右，發光長度（從發光管20的其中一個端部至另一個端部的距離）可設為500 mm左右。

發光管20的內部空間成為放電空間。放電空間中可封入氣體以及水銀。 氣體可設為稀有氣體。稀有氣體例如可設為氬、氪、氙等。在此情況下，氣體可設為一種稀有氣體，也可設為兩種以上的稀有氣體的混合氣體。放電空間中的25℃的氣體的壓力（封入壓力）例如可設為14 Pa～1300 Pa左右。即，燈2是低壓紫外線燈。此外，放電空間中的25℃的氣體的壓力（封入壓力）可根據氣體的標準狀態（標準環境溫度和壓力（Standard Ambient Temperature and Pressure，SATP）：溫度25℃、1巴（bar））求出。

若點亮燈2，則在電極21中產生熱，因此封入至放電空間的水銀的一部分形成為水銀蒸氣。水銀的封入量例如可設為1 mg～1000 mg左右。

電極21可設置一對。電極21分別設置於發光管20的兩側的端部。 一對電極21分別具有例如主電極21a、輔助電極21b、芯柱（stem）21c、三個外導線21d。

圖4是用於例示主電極21a的示意圖。 如圖4所示，主電極21a例如具有燈絲線圈21a1、兩個導線21a2及絕緣部21a3。

燈絲線圈21a1設置於發光管20的內部（放電空間）。燈絲線圈21a1例如可設為將線狀構件卷成螺旋狀而成。線狀構件例如可包含鎢、或錸-鎢合金等。此外，燈絲線圈21a1可設為將捲繞了線狀構件的線圈設為雙重捲繞的所謂的雙燈絲線圈，也可設為三重捲繞的所謂的三燈絲線圈。

其中一個導線21a2將燈絲線圈21a1的其中一個端部與一個外導線21d進行電連接。另一個導線21a2將燈絲線圈21a1的另一個端部與其他的外導線21d進行電連接。導線21a2例如可設為包含鎢、或錸-鎢合金等的線狀構件。

絕緣部21a3呈筒狀，由絕緣性材料形成。絕緣部21a3例如可由石英玻璃等形成。絕緣部21a3插通燈絲線圈21a1的內部。導線21a2插通絕緣部21a3的內部。因此，可抑制插通燈絲線圈21a1的內部的導線21a2與燈絲線圈21a1短路。

輔助電極21b設置於發光管20的內部（放電空間）。輔助電極21b設置於燈絲線圈21a1的與外導線21d側相反的一側。輔助電極21b可與主電極21a隔離地設置。在輔助電極21b電連接有未與主電極21a連接的外導線21d。輔助電極21b例如可包含鎢、或錸-鎢合金等。

在本實施方式的燈2中，在設置於發光管20的其中一個端部側的輔助電極21b與設置於發光管20的另一個端部側的主電極21a之間產生放電。另外，在設置於發光管20的另一個端部側的輔助電極21b與設置於發光管20的其中一個端部側的主電極21a之間產生放電。在此情況下，在燈2中，在輔助電極21b與主電極21a之間交替地產生放電。例如，在某一時間點，在設置於發光管20的其中一個端部側的輔助電極21b與設置於發光管20的另一個端部側的主電極21a之間產生放電，在其他時間點，在設置於發光管20的另一個端部側的輔助電極21b與設置於發光管20的其中一個端部側的主電極21a之間產生放電。 當通過此種放電而產生的電子與水銀原子碰撞時，水銀原子受到電子的能量，而產生波峰波長為254 nm左右的紫外線。所產生的紫外線照射至發光管20的外部。

芯柱21c分別設置於發光管20的兩側的端部。芯柱21c設置於發光管20的內部（放電空間），其中一個端部焊接於發光管20。在芯柱21c的內部，密封有三個外導線21d。芯柱21c保持主電極21a及輔助電極21b，並且密封發光管20的內部（放電空間），以使其成為氣密。芯柱21c例如可包含石英玻璃。

外導線21d的與主電極21a側相反的一側的端部、及與輔助電極21b側相反的一側的端部露出至發光管20的外部。在外導線21d的露出至發光管20的外部的端部，例如電連接有設置於燈2的外部的電源等。另外，在外導線21d的露出至發光管20的外部的端部，也可還設置端子、連接器、燈座等。外導線21d例如可設為包含鎢、或錸-鎢合金等的線狀構件。

如圖1所示，塊3設置於發光管20的端部附近。如圖2所示，塊3具有在其中一個面上開口的凹部3a。在凹部3a的內部設置發光管20的端部附近。塊3與發光管20接觸。例如，發光管20的外表面的一部分與凹部3a的側面及底面接觸。塊3保持燈2（發光管20的端部），並且將在燈2中產生的熱傳遞至溫度控制部4。 此外，與塊3的結構相關的詳細情況將在後面敘述。

溫度控制部4設置於塊3的與設置燈2的一側相反的一側。溫度控制部4對塊3的溫度、進而對後述的成為最冷部的部分31（相當於第一部分的一例）的溫度進行控制。溫度控制部4可由金屬等熱傳導率高的材料形成。溫度控制部4例如可由不銹鋼、鋁合金、銅合金等形成。

另外，如圖2所示，在溫度控制部4的內部可設置用於供製冷劑流動的孔4a。若使製冷劑在溫度控制部4的內部流動，則容易對塊3的溫度、進而容易對後述的部分31（最冷部）的溫度進行控制。例如，通過對製冷劑的流量、流速、溫度等進行控制，可對塊3的溫度、進而對後述的部分31（最冷部）的溫度進行控制。製冷劑的種類無特別限定。例如，製冷劑可設為水等。 此外，例示了分別設置塊3與溫度控制部4的情況，但也可一體地設置塊3與溫度控制部4。

固定部5與塊3協同保持燈2（發光管20的端部）。例如，可將燈2（發光管20的端部）夾在固定部5與塊3之間。固定部5例如可設為金屬帶等。固定部5例如可使用螺釘等緊固構件而固定於塊3。

此處，一般而言，在低壓紫外線燈設置有最冷部。最冷部為燈2的點亮中溫度最低的發光管20的部分。若設置了最冷部，則可將水銀的蒸氣的一部分冷凝而形成水銀。 在低壓紫外線燈單元1設置有塊3，因此在發光管20的、設置於塊3的部分形成最冷部。

此處，若水銀的蒸氣壓過低，則會導致紫外線照度不足，若水銀的蒸氣壓過高，則會導致所產生的紫外線被水銀吸收而紫外線照度衰減。如上所述，可通過溫度控制部4來對塊3的溫度、進而對最冷部的溫度進行控制。若可對最冷部的溫度進行控制，則可使得水銀的蒸氣壓、進而使得紫外線的照度成為適當的範圍。

圖5是用於例示塊3與主電極21a（燈絲線圈21a1）的位置關係、及後述的部分31（最冷部）與主電極21a（燈絲線圈21a1）的位置關係的示意圖。 如圖5所示，從與發光管20延伸的方向正交的方向觀察，塊3的燈絲線圈21a1側的邊例如可和燈絲線圈21a1的與發光管20的端部側相反的一側的端面重疊。

如上所述，可設為通過溫度控制部4來對塊3的溫度、進而對最冷部的溫度進行控制。 因此，若在燈絲線圈21a1的附近設置有能夠進行溫度控制的塊3，則可在燈絲線圈21a1的附近，通過塊3（溫度控制部4）進行的溫度控制，將水銀蒸氣冷凝。

另外，若在燈絲線圈21a1的附近存在經冷凝的水銀，則在燈絲線圈21a1中產生的熱容易傳遞至水銀。因此，在燈絲線圈21a1的附近，通過塊3（溫度控制部4）進行的溫度控制，容易將水銀再次形成為水銀蒸氣。

此處，根據發光管20與塊3的接觸位置、或將發光管20固定於塊3的固定部5的緊固情況等，最冷部的位置有時在塊3的安裝範圍內產生偏差。當最冷部的位置產生偏差時，最冷部與作為熱源的燈絲線圈21a1之間的距離產生偏差，而有無法獲得適當的最冷部的溫度、進而無法獲得適當的紫外線的照度之虞。 因此，在本實施方式的低壓紫外線燈單元1，設置有具有用於形成最冷部的部分31的塊3。

接著，進一步對塊3的結構進行說明。 圖6（a）是塊3的示意平面圖。 圖6（b）是圖6（a）中的塊3的B-B線方向的示意剖面圖。 如圖6（a）所示，塊3例如具有部分31、部分32（相當於第二部分的一例）及部分33（相當於第二部分的一例）。

部分31、部分32及部分33在發光管20延伸的方向上排列地設置。例如，部分32及部分33在發光管20延伸的方向上與部分31鄰接地設置。部分31、部分32及部分33例如可通過熔接等一體地形成，也可使用黏接劑或螺釘等接合材料進行接合。另外，也可將部分31、部分32及部分33分別接合於溫度控制部4。

從發光管20延伸的方向觀察的部分31、部分32及部分33的形狀與尺寸可設為相同。例如，在部分31、部分32及部分33分別設置有在其中一個表面上開口的凹部3a。發光管20的端部附近與凹部3a的內壁接觸。

如上所述，塊3將在燈2中產生的熱傳遞至溫度控制部4。因此，部分31、部分32及部分33由金屬等熱傳導率高的材料形成。另外，至少部分31與發光管20接觸。

此處，例如，若由相同的材料形成部分31、部分32及部分33，則如上所述，根據發光管20與塊3的接觸位置等，最冷部的位置有時在塊3的安裝範圍內產生偏差。

因此，部分31的熱傳導率比部分32及部分33的熱傳導率高。 圖7是用於例示金屬材料的熱傳導率的一例的圖表。 例如，如圖7所示，銅的熱傳導率比鋁的熱傳導率高。鋁的熱傳導率比不銹鋼的熱傳導率高。 例如，可由鋁、鋁合金、銅、銅合金等形成部分31，由不銹鋼等形成部分32及部分33。

若部分31的熱傳導率比部分32及部分33的熱傳導率高，則發光管20的與部分31接觸的部分成為最冷部。因此，若設為具有部分31的塊3，則可抑制形成最冷部的位置產生偏差。其結果，可將最冷部與作為熱源的燈絲線圈21a1之間的距離設為大致一定，因此容易獲得適當的最冷部的溫度、進而容易獲得適當的紫外線的照度。

圖8是用於例示部分31的效果的圖表。 此外，圖8中的線C1及線C2為設置有部分31的情況。圖8中的線D1及線D2為在未設置有部分31的情況下例如由鋁一體地形成的塊。

如根據線D1及線D2可知，若未設置有部分31，則紫外線的照度最高的位置產生偏差。這意味著最冷部的位置產生偏差。 與此相對，如根據線C1及線C2可知，若設置有部分31，則紫外線的照度最高的位置大致一定。這意味著最冷部的位置大致一定。

此外，圖8是在以下的條件下測定。 發光管20呈大致U字狀，將外徑設為30 mm，將發光長度設為500 mm，將材料設為合成石英玻璃。另外，燈電壓設為120 V，燈電流設為4.5 A，燈功率設為500 W。在放電空間中封入氙等稀有氣體以及水銀，封入壓力設為30 Pa。

塊3的寬度（mm）設為50 mm。部分31的材料設為鋁，部分32及部分33的材料設為不銹鋼。如上所述，在線D1及線D2的情況下，設為由鋁一體地形成的塊。

從與發光管20延伸的方向正交的方向觀察，塊3的燈絲線圈21a1側的邊和燈絲線圈21a1的與發光管20的端部側相反的一側的端面重疊。

在溫度控制部4的孔4a中流動20℃的水。 部分31與塊3的燈絲線圈21a1側的邊之間的距離L（參照圖5）設為30 mm。部分31的寬度W（參照圖5）設為10 mm。此外，部分31的寬度W為發光管20延伸的方向上的部分31的長度（厚度）。

以上，例示了設置有部分31、部分32及部分33的情況，但也可設置部分32及部分33的任一者。

此處，若成為最冷部的部分31與成為發熱部的主電極21a（燈絲線圈21a1）之間的距離過小，則水銀蒸氣難以冷凝。若成為最冷部的部分31與成為發熱部的主電極21a（燈絲線圈21a1）之間的距離過大，則難以將水銀再次形成為水銀蒸氣。

根據本發明人獲得的見解，從與發光管20延伸的方向正交的方向觀察，在使塊3的燈絲線圈21a1側的邊和燈絲線圈21a1的與發光管20的端部側相反的一側的端面重疊的情況下，部分31與塊3的燈絲線圈21a1側的邊之間的距離L優選為設為10 mm≦L（mm）≦40 mm。即，優選為在放電空間側形成最冷部時，距作為熱源的電極21的距離為10 mm以上、且為了形成最冷部而安裝的塊3不成為遮光物的40 mm以下。若如此，則可有效地進行水銀蒸氣的冷凝以及水銀的蒸氣化。

此處，若使成為最冷部的部分31的寬度W過大，則水銀蒸氣的冷凝量變得過多而水銀的蒸氣壓變低，從而所產生的紫外線的照度的偏差變大。若使成為最冷部的部分31的寬度W過小，則水銀的蒸發量變得過多而水銀的蒸氣壓變高，從而所產生的紫外線容易被水銀吸收。

根據本發明人獲得的見解，若部分31的寬度W成為“10 mm≦W（mm）≦30 mm”，則可抑制紫外線的照度的偏差。另外，若成為“10 mm≦W（mm）≦20 mm”，則可進一步抑制紫外線的照度的偏差。

以上，例示了本發明的若干實施方式，但這些實施方式是作為例子而提示，並不意圖限定發明的範圍。這些新穎的實施方式能夠通過其他各種方式實施，可在不脫離發明的主旨的範圍內進行各種省略、置換、變更等。這些實施方式或其變形例包含在發明的範圍或主旨中，並且包含在申請專利要求中所記載的發明及其均等的範圍中。另外，所述各實施方式可相互組合來實施。

1:低壓紫外線燈單元 2:燈 3:塊 3a:凹部 4:溫度控制部 4a:孔 5:固定部 20:發光管 21:電極 21a:主電極 21a1:燈絲線圈 21a2:導線 21a3:絕緣部 21b:輔助電極 21c:芯柱 21d:外導線 31、32、33:部分 C1、C2、D1、D2:線 L:距離 W:寬度

圖1是用於例示本實施方式的低壓紫外線燈單元的示意圖。 圖2是圖1中的低壓紫外線燈單元的A-A線方向的示意剖面放大圖。 圖3是燈的示意剖面圖。 圖4是用於例示主電極的示意圖。 圖5是用於例示塊與主電極的位置關係、及部分31（最冷部）與主電極的位置關係的示意圖。 圖6（a）是塊的示意平面圖。圖6（b）是圖6（a）中的塊的B-B線方向的示意剖面圖。 圖7是用於例示金屬材料的熱傳導率的一例的圖表。 圖8是用於例示部分31的效果的圖表。

1:低壓紫外線燈單元

2:燈

3:塊

4:溫度控制部

5:固定部

20:發光管

Claims (3)

1. 一種低壓紫外線燈單元，其特徵在於，包括： 發光管，具有封入有稀有氣體以及水銀的放電空間； 電極，分別設置於所述發光管的兩側的端部；以及 塊，與所述發光管接觸， 所述塊具有： 第一部分，與所述發光管接觸；以及 第二部分，在所述發光管延伸的方向上與所述第一部分鄰接地設置， 所述第一部分的熱傳導率比所述第二部分的熱傳導率高。
2. 如請求項1所述的低壓紫外線燈單元，其特徵在於，所述第一部分包含鋁、鋁合金、銅及銅合金的至少任一者。
3. 如請求項1或2所述的低壓紫外線燈單元，其特徵在於，所述第一部分及所述第二部分具有在其中一個面上開口的凹部， 所述發光管的端部附近與所述凹部的內壁接觸。

Images