TWI405241B - Ultraviolet discharge lamp - Google Patents

Description

紫外線放電燈

本發明是關於放射紫外線的放電燈。

使用放射紫外線的放電燈，對於樹脂、接著劑、塗料、油墨、光阻等照射紫外線，俾進行硬化、乾燥、熔融或軟化的各種處理，是在各領域廣泛地進行。

第5圖是表示被使用於上述目的的習知的棒狀紫外線放電燈的構成的一例的圖式。

如同圖所示地，紫外線放電燈是大體上在稱為封體的玻璃(石英)管內設有一對電極1a的管本體部分，及埋設著用以連接管內部的電極1a與外部的電極(導線)5的金屬箔(例如鉬箔)1c的封閉部C所構成。

封閉部C是加熱封體的石英而在與金屬箔之間未留下空間(間隙)般地加以封閉所構成。

又，在封體內，封入有以水銀為主的一種或複數種的金屬。

在封閉部C的兩端(燈的長度方向的兩外側)安裝有陶瓷製或金屬製的燈座1b，從該燈座1b經由外部的電極(導線)5，電力被引入至電極1a。

又，在將燈安裝於光照射器之際，設於光照射器的燈保持構件，保持該燈座1b的部分。

管本體部分是由：電極1a間的封體發光部A，及連 接管徑徐徐地變細的封體發光部A與封閉部C的管端部B所構成。

在本案發明中，管端部B是指從電極1a的前端部分一直到封閉部C的藉由石英封閉著金屬箔1c的部分的電極1a側前端為止的領域。如上述地，封閉部C是藉由石英被封閉的部分，而在內部未存在空間的部分。對於此，管端部B是指存在著封體發光部A與封閉部C之間的空間的部分。

點燈時，是在一對電極1a間產生放電，以被封入於管內的水銀為主的金屬被蒸發，而發光該金屬持有的光譜。這時候，封體發光部A是成為發光領域，而管端部B是成為非發光領域。

列舉一例，此種紫外線放電燈是額定18kW者，而電極1a間距離是大約1100mm，在內容積大約400cm³ 的封體內部封入有鐵、碘化水銀、水銀等，俾放射波長220nm至400nm的光。作為封入有含有此種複數種金屬的氣體的棒狀紫外線放電燈有例如專利文獻1。

第6圖是表示使用上述的習知的棒狀紫外線放電燈的光照射器的構成的一例的圖式，同圖是表示來自對於燈的長度方向正交的方向的斷面圖。

1是燈，2是稱為燈罩的燈具，2a是斷面為橢圓形狀的槽狀反射鏡，2b是風洞，2c是隔間壁，2d是冷卻風的吸入孔，3是吸引風扇，4是導管。

如同圖所示地，光照射器是具備：燈1，及收納該燈 1的燈罩2，在燈罩2，經由導管4安裝有用以將冷卻風予以吸入於內部的吸引風扇3。

藉由把吸引風扇3予以動作，冷卻風從外部被吸引於燈罩2內，正交於棒狀燈1的長度方向般地流著冷卻風，俾冷卻燈1及反射鏡2a。冷卻燈1及反射鏡2a的冷卻風，是從設於隔間壁2c的空氣的吸入孔2d被引至風洞2b，而從導管4被排出。

燈1是配置於斷面具橢圓形狀的槽狀反射鏡2a的第1焦點，從上述燈1所放射的紫外線，是被聚光在上述反射鏡2a的第2焦點附近的被射體以上而被照射。

回到第5圖，在紫外線放電燈中，點亮燈時的封體發光部A及管端部B及封閉部C的最適當溫度是分別不相同。如同圖所示地，各部的最適當溫度是封體發光部A及管端部B為550℃至900℃。

一方面，封閉部C是溫度儘量低者較佳，上限溫度被決定。上限溫度是藉由燈的種類(封入物與電力的不相同)不相同，惟大約300℃至400℃以下。

燈是為了縮短處理時間而有輸入變大的趨勢，如例示於上述的輸入大的燈時，則在點燈時藉由本身所發生的熱會使溫度變高。因此，必須冷卻燈成為使得上述的各部分別作成適當溫度。

例如，封體發光部A及管端部B，是當溫度成為900℃以上，則管的材料的石英再結晶化而成為白濁(透明消失)，來自封體發光部A的光的透射率變差，而產生照度 降低或燈變形的情形。

又，封閉部C是連接有金屬(鉬)箔與外部電極(導線)5的部分的溫度超過上限(300℃至400℃)，則鉬箔1c接觸於外氣的部分被氧化，而發生依無箔所致的不點亮燈的問題。因此，在封體發光部A或封閉部C必須給予充分量的冷卻風而施以冷卻。

一方面，若冷卻風過多，使得封體發光部A或管端部B的溫度成為550℃以下，則管內所蒸發的水銀或其他金屬，會聚集或被吸附在溫度變低的部分，使得封體發光部A的金屬成分比率會變更。

所以，成為與發光光譜的分布(發光分光分布)正常地點燈的情形不同，或會熄燈。將此種現象稱為過冷卻。

因此，點亮燈時，必須使得燈的上述各部分的溫度成為適當般地，來調整冷卻風量。

然而，若將封體發光部A的溫度保持在900℃，且將封閉部C保持在上限(300℃至400℃)以下般地進行調整冷卻風量，則位於兩者之間的管端部B的溫度容易成為550℃以下，尤其是電極1a與鉬箔1c接合的附近的溫度變低而在電極1a的後端與封閉部C的前端(藉由石英被封閉的部分的電極側前端)之間的些微間隙，有金屬進入而積存，而成為過冷卻的原因的問題。

在此，為了防止該問題，在專利文獻2中，表示著在紫外線燈的管端部設置遮風構件D的情形。

專利文獻1：日本專利公報第2895340號 專利文獻2：日本特開2005－11740公報

依照專利文獻2的記載，設於紫外線放電燈的遮風構件D，是被固定於封閉部C的封體而被支撐著。

但是，若將遮風構件D固定於封閉部C，則與習知相比較，使得封閉部C的熱容量變大，而會變更適當地冷卻封閉部C的冷卻條件。

所以，若將遮風構件D安裝於封閉部C，則必須藉由再實驗求出例如冷卻風的風量或風速的適當冷卻條件，而加以重新設定。

本發明是必須考慮上述缺點問題而創作者，本發明的目的是在於提供藉由遮風構件可防止管端部的過冷卻，而且也確實地可進行封閉部的冷卻，又與習知相比較不會增大封閉部的熱容量的紫外線放電燈。

為了解決上述課題，在本發明中，將遮風構件不是固定在封閉部而是固定在燈座。

但是，若將遮風構件固定於燈座，則在照原樣會成為冷卻風不會碰到封閉部之故，因而在相當於遮風構件的封閉部的位置形成2部位的通風口，以確保用以冷卻封閉部的冷卻風的通風路。

又，為了更有效率地進行封閉部的金屬箔的冷卻，連結2部位的通風口的方向與金屬箔的平面成為平行般地所構成較佳。

在本發明中，遮風構件被固定在燈座之故，因而封閉部的熱容量與習知相比較並未變化。

因此，不必再重新求出燈的冷卻條件，以與習知同樣的冷卻條件下來冷卻燈，可防止管端部的過冷卻。

還有在相當於遮風構件的封閉部的位置設有通風口，形成有通風路之故，因而可適當地冷卻封閉部。

又，藉由將連結2部位的通風口的方向與封閉部的金屬箔的平面作成平行，可有效率地冷卻金屬箔，又可防止與外氣接觸的部分的氧化。

第1(a)圖是表示本發明的紫外線放電燈的構成的圖式。對於燈的冷卻風是在同圖中，從下側朝上側，對於燈的長度方向成為正交般地供應。

在紫外線放電燈1的兩側，設有覆蓋管端部B的圓筒狀遮風構件D。

第1(c)圖是表示遮風構件D的立體圖，遮風構件D是與封體發光部A同心，而對燈的長度方向直角的方向的斷面是圓形。

遮風構件D是與厚約2mm的燈1的封體相同材質的玻璃，其中一方藉由陶瓷系接著劑S被固定在燈座1b。

另一方，遮風構件D的封體發光部A側，是對於封體具有小於1mm的間隙d而被開放。需在遮風構件D與封體之間具有間隙，乃為了當遮風構件D接觸到封體，則使 得所接觸的部分的溫度降低，而有把發光條件作成不相同的可能性。

又，在相當於遮風構件D的封閉部C的部分，有貫通孔的通風口61、62形成於相對向於冷卻風的一側與其相反側。

亦即，形成於相對向於冷卻風的一側的貫通孔是成為冷卻風吸入用的通風口(冷卻風吸入口)61，又，形成於其相反側的貫通孔，是成為冷卻風排氣用的通風口(冷卻排氣口)62，對於封閉部C確保著冷卻風的通風路，封閉部C是確實地被冷卻。

又，遮風構件D的冷卻排氣用的通風口62，是如第1(b)圖所示地，具有溝(開縫)形狀也可以。

第2圖是表示本發明的紫外線放電燈的管端部B附近的擴大圖，第2(a)圖是表示從冷卻風吸入口61側觀看的斷面圖，第2(b)圖是表示沿著連結冷卻風吸入口61與冷卻風排氣口62的方向的斷面圖。在同圖中，為了防止圖式成為煩雜，以虛線表示燈座1b。

如同圖所示地，電極1a是藉由2枚鉬箔1c隔著，而被接合。又，額定電力大的燈時，則電極1a是變粗重之故，因而在管端部B中，也有藉由被稱為玻璃球的構件所支撐，惟在本圖中，有略表示該玻璃球構件。

一方面，2枚鉬箔1c是在封閉部C中，隔著玻璃構件11從兩邊未留空間地封接於兩箔間，而露出於燈的外部。

又，露出於該外部的2枚鉬箔1c與外部電極(導線)5接合。該鉬箔1c與外部電極(導線)5的接合部分，是藉由燈座1b被覆蓋，導線5是從燈座1b的側面露出於外面。

又，在本實施例中，表示使用2枚鉬箔1c的構造，惟鉬箔是1枚也可以。

燈是藉由電極1a前端間的放電進行發光之故，因而不會妨礙到所放射的光的方式，遮風構件D是作成不會設在比電極1a前端更靠近內側(發光部側)較佳。

一方面，比電極1a前端更靠近外側(非發光部側)的管端部B，是不會發生放電之故，因而溫度容易變低，而必需設置遮風構件D。

尤其是，如上述地，電極1a與鉬箔1c接合的附近，是與平面狀鉬箔接合棒狀電極之故，因而構造上容易產生空間(間隙)。所以，如第2(a)圖所示地，在電極1a的後端與封閉部C的前端(藉由石英被封閉的部分的電極側前端)之間形成有小空間(間隙)12。

又，該間隙12是距封體發光部A較遠而溫度容易變低，封體內的金屬變冷而容易積存。還有，一旦進入該間隙的金屬是不會上昇溫度之故，因而不容易再蒸發。

因此，遮風構件D是形成確實地遮風並加以保溫接合電極1a與鉬箔1c的附近，亦即電極1a的後端與封閉部C的前端(藉由石英所封閉的部分的電極側前端)之間的間隙12。

又，為了將冷卻風供應於封閉部C而形成於遮風構件D的冷卻風吸入口61與冷卻風排氣口62，是設置於從封閉部C的鉬箔1c的電極1a側端一直到與燈座1b接著遮風構件D的部分為止之間。

但是，冷卻風吸入口61是開口在封閉部C的前端(藉由石英被封閉的部分的電極側前端)的儘量前端，則可使冷卻風碰到位於上述的確實地需保溫的電極1a的後端與封閉部C的前端之間的間隙12。

所以，冷卻風吸入口61是冷卻風不會碰到間隙12般地(間隙12的溫度不會下降般地)，從封閉部C的途中朝燈座1b側形成。

又，連結冷卻風吸入口61與冷卻風排氣口62的方向，及鉬箔的平面，是構成兩者成為平行。此為在鉬箔1c以1枚所構成的燈也同樣。如此地構成，因冷卻風沿著鉬箔1c的平面流動，因此有效率地冷卻儘量欲降低溫度的鉬箔1c。

又，冷卻風吸入口61與冷卻風排氣口62是並不一定兩者為相同大小的形狀。

如上述地，冷卻風吸入口61是冷卻風不會碰到電極1a與鉬箔1c的接合部附近般地，必須設計具大小與形狀。

又，冷卻風排氣口62的開口是為了不妨礙冷卻風的流動，作成比冷卻風吸入口61還大也可以。

又，其形狀是如上述地不是貫通孔，而是從封體發光 部A朝燈座1b所形成的溝(開縫)狀的開口也可以。

遮風構件D的材質是也可使用與放電燈的封體相同材質的玻璃，惟為絕緣性者較佳。

遮風構件的材質是導電性時，遮風構件是與燈內部的電極接近之故，因而在點亮燈時，在電極與遮風構件之間放電，使得電流從遮風構件流經燈罩會產生接地(對於接地進行短路)的情形。

作為可使用遮風構件的絕緣性構件，例如有陶瓷。如上述地，管端部是非發光領域之故，因而即使使用不透明的材料也沒有問題。

在第3圖表示將本發明的紫外線放電燈安裝於光照射器的圖式。同圖是表示來自沿著燈的長度方向的方向的斷面圖。又，導線5是被省略。

與第6圖同樣，1是棒狀紫外線放電燈，2是燈罩，2a是槽狀反射鏡，2b是風洞，2c是隔間壁，2d是冷卻風的吸入孔，3是吸引風扇，4是導管，而在燈罩2的上部，經由導管4設有吸引風扇3。

藉由吸引風扇3進行動作，冷卻風從外部被吸引至燈罩2內，而正交於棒狀燈1的長度方向般地流著冷卻風，俾冷卻燈1及反射鏡2a。

冷卻燈1及反射鏡2a的冷卻風，是從設於隔間壁2c的冷卻風的吸入孔2d被吸至風洞2b，而從導管4被排出。

在封體發光部A有冷卻風被噴上而被冷卻，惟管端部 B是藉由被安裝的遮風構件D，不會直接噴上冷卻風，而被保溫。

遮風構件D是被冷卻而溫度變低，惟在遮風構件D與管端部B的封體設有間隙之故，因而藉由存在於該間隙的空氣層的保溫效果，管端部B的熱是不會傳至遮風構件D而溫度不會下降。因而可防止管端部B的過冷卻。

又，在相當於遮風構件D的封閉部C的部分形成有冷卻風的通風路之故，因而封閉部C的冷卻，是不會受到遮風構件D的影響而如習知地可進行。

在第4圖，表示安裝著本發明的遮風構件的情形，及未安裝的習知的情形紫外線放電燈的各部的溫度。

又，該燈是上述的額定18KW，電極1a間距是約1100mm，內容積約400cm³ ，而在封體內部封入有鐵，碘化水銀，水銀等者，溫度測定時的輸入電力是130W/cm。

溫度的測定點，是管端部B的管徑粗的電極前端附近(粗徑部)，管端部B的管徑細的部分(細徑部)，電極1a與鉬箔的接合部，及封閉部C的4部位的封體表面。將熱電偶接觸於封體的表面分別進行溫度測定。

如同圖所示地，在未設置遮風構件D的習知的情形，電極1a與鉬箔1c的接合部的溫度為477℃與550℃以下者，惟藉由設置遮風構件D而使溫度上昇至629℃，而可防止金屬積存在該部分的情形。

一方面，封閉部C的溫度，是設置遮風構件D，則為302℃，比習知的240℃還高。但是，實際上有氧化的可能 性，是比該測定位置，與距發光部更遠離的燈的長度方向兩端的外部導線接合的部分之故，因而可能比該溫度還低數十度，而在該程度的溫度就沒有問題。

1‧‧‧紫外線放電燈

1a‧‧‧電極

1b‧‧‧燈座

1c‧‧‧鉬箔

11‧‧‧玻璃構件

12‧‧‧空間(間隙)

2‧‧‧燈罩

2a‧‧‧反射鏡

2b‧‧‧風洞

2c‧‧‧隔間壁

2d‧‧‧吸入口

3‧‧‧吸引風扇

4‧‧‧導管

5‧‧‧外部電極(導線)

61‧‧‧冷卻風吸入用的通風口(冷卻風吸入口)

62‧‧‧冷卻風排氣用的通風口(冷卻風排氣口)

A‧‧‧封體發光部

B‧‧‧管端部

C‧‧‧封閉部

D‧‧‧遮風構件

S‧‧‧接著劑

W‧‧‧被照射體

第1(a)圖至第1(c)圖是表示本發明的紫外線放電燈的構成的圖式。

第2(a)圖及第2(b)圖是表示本發明的紫外線放電燈的管端部附近的擴大圖。

第3圖是表示使用本發明的紫外線放電燈的光照射器的構成的圖式。

第4圖是表示紫外線放電燈的各部的測定溫度的圖式。

第5圖是表示習知的紫外線放電燈的構成的圖式。

第6圖是表示使用習知的紫外線放電燈的光照射器的構成的一例的圖式。

1‧‧‧紫外線放電燈

1a‧‧‧電極

1b‧‧‧燈座

1c‧‧‧鉬箔

5‧‧‧外部電極(導線)

61‧‧‧冷卻風吸入用的通風口(冷卻風吸入口)

62‧‧‧冷卻風排氣用的通風口(冷卻風排氣口)

A‧‧‧封體發光部

B‧‧‧管端部

C‧‧‧封閉部

D‧‧‧遮風構件

d‧‧‧間隙

Claims (1)

1. 一種紫外線放電燈，在封體的內部具有一對電極，而且封入有金屬，具備：發光領域的封體發光部，及經由金屬箔連接上述電極與外部導線而加以封著的封閉部，及連接上述封體發光部與上述封閉部的管端部，及被安裝於上述封閉部的兩側的燈座，朝對於連結上述電極的方向正交的方向供應著冷卻風的棒狀紫外線放電燈，其特徵為：在上述管端部，一端被固定於上述燈座，及在相當於上述封閉部的位置設置具有冷卻風的通風路所形成的封體與間隙的遮風構件，上述遮風構件是筒狀，上述通風路是藉由形成於上述筒狀遮風構件的軸對稱的2部位的通風口所構成，連結上述2部位的通風口的方向與上述封閉部的金屬箔的平面，構成成為平行。