TWI466166B - Long arc discharge lamp - Google Patents

Description

長弧型放電燈

本發明是關於長弧型放電燈，尤其是，關於封入有水銀或水銀以外的金屬，及鹵素，兩端藉由箔密封構造被密封的長弧型放電燈者。

傳統上，封入有水銀或水銀以外的金屬，及鹵素的長弧型放電燈，例如金屬鹵化物燈，是作為放射紫外線的放電燈，例如廣泛地被使用在樹脂、接著劑、油墨、光阻的硬化、乾燥、熔融、或軟化的各種處理的用途。

此種長弧型放電燈，一般為石英玻璃所成的發光管及其兩端的密封部所構成，在該密封部內埋設有金屬箔，而在該金屬箔具有連接有鎢所成的電極的構造者。

在密封部構造有各種者，惟眾知有將板狀或扁平形狀的玻璃構件埋設於該密封部內，而利用該玻璃構件來密封者。

在該構造中，電極的密封部側後端為扁平地被形成，而且在其後端側配設有板狀或扁平玻璃構件，上述金屬箔是被接合於該電極的扁平部的上下面，朝著玻璃構件的上下面延伸，而在其後端與外部引線接合。

在日本特開2006-134710號公報揭示著此種構造的長弧型放電燈，在該燈中，有所定量的稀有氣體，及鹵素，及水銀，及鐵被封入在上述發光管的內部，而在點燈時主要可照射波長365nm附近的紫外線者。

又，在此專利文獻中，記載在電極的胴部形成小徑的部位，以防止密封部側的鹵素會凝固的發明。

可是，在此種長弧型放電燈中，如上述地，密封部近旁是來自電弧的距離變大之故，因而與發光部相比較，溫度必定變低而鹵素不容易聚合。又，此種燈是一般為動作時的壓力比大氣壓還要高，使得鹵素容易進到密封部的內部。

密封部的鉬箔的溫度是依燈的設計或冷卻條件有所不同，惟至少成為500℃以上，成為進行者鉬與鹵素的反應的狀況，而密封構件的鉬所成的金屬箔不久被鹵素侵蝕，密接鉬與石英玻璃的介面藉由高壓會與玻璃剝離，而發生所謂「箔浮起」現象。又，再進行此箔浮起，則最後成為燈內的封入物流出(泄漏)至外部的原因，而產生內部水銀流出等不期望的現象。

此種泄漏的原因是主要在於點燈時的動作壓。在此種長弧型放電燈，針對於發光長為50cm以上者，燈輸入是成為80W/cm以上，因此成為至少4kW以上的高輸入燈。所以，點燈時是封入物完全地蒸發而被動作，其動作壓是至少1atm以上，相當於被稱為所謂高壓放電燈者。在此些燈中，成為該動作壓經常地施加於密封部。

專利文獻1：日本特開2006-134710號公報

本發明是鑑於上述傳統技術的問題，提供一種在發光管內相對配置有一對電極，該發光管是在兩端利用箔密封構造進行密封所成的長弧型放電燈，不會有被封入於發光管內的鹵素進到密封部內而侵蝕金屬箔，或是藉由該鹵素發生箔浮起使得封入物流出至外部的長弧型放電燈。

為了解決上述課題，在本發明的長弧型放電燈，電位梯度為8V/cm以下，燈輸入電力為80W/cm以上，發光長為50cm以上，封入物是水銀及/或水銀以外的金屬，及鹵素之組合，具有波長450nm以下的光的放射，點燈時的動作壓成為負壓，為其特徵者。

又，更佳為電位梯度為8V/cm以下，點燈時的動作壓為50kPa以下，為其特徵者，還有，上述箔密封構造為兩枚箔，為其特徵者。

依照本發明，雖對於長弧型放電燈有高輸入。惟點燈時的動作壓成為不足1atm的負壓之故，因而發光管內的封入物，尤其是鹵素不會侵入至密封部內，因此，發揮不會有金屬箔的腐蝕，發生箔浮起，或封入物流出至外部的效果。結果，成為可延長燈的壽命。

可是，為了將動作壓作成負壓，必須將水銀等的封入量設定較少，藉此，電位梯度(電壓)抑制成低而電流成為增加。若該燈電流增加，則為了增加鉬箔的電流容量必須增加箔厚度，或增加寬度。

又，作為增加電流容量的方法，也有增加鉬箔的枚數的方法。然而，增加鉬箔的枚數的方法是增加鉬箔與電極 之熔接部位，在鉬箔之間也必須放進玻璃構件，而形成於電極周圍的微小空間會變大，使得鹵素容易侵入至其空間而容易發生箔浮起。所以，兩枚箔以上的構造是主要使用在未封入鹵素的氙燈或短弧的超高壓水銀燈，在放入鹵素的燈通常是1枚鉬箔來進行密封。

對此，在本發明中，如上述地，發光管內部在點燈時也成為負壓，比通常的高壓放電燈不容易產生在密封部的箔浮起的優越性，可採用兩枚箔以上的構造，而可正確地對應於電流容量的增加。

第1圖是表示本發明的長弧型放電燈，而第2圖是其主要部分的擴大圖。在圖中，長弧型放電燈1是石英玻璃所成的發光管2的兩端具備密封部3，在該發光管2內隔著所定距離，例如500mm相對配置有一對電極4、4。

在此實施例中，上述電極4的非發光空間側的後端4a，是被形成扁平形狀，而在其後方端，配設有配合該電極後端4a的形狀作成扁平形狀的石英玻璃構件6。

在密封部3內，藉由熔接等被接合於上述電極4的扁平後端4a的上下面的兩枚金屬箔5、5，是沿著玻璃構件6的上下面延伸，而在其後方端被連接於外部引線7。該外部引線7是突出於發光管2的外部，被連接於未圖示的饋電線。

在上述發光管2內，封入有所定的稀有氣體，及鹵素，及水銀，及鐵，在此例中，在點燈時，例如主要放射波長365nm附近的紫外線。

又，封入物是並不被限定於上述，A：水銀或水銀以外的金屬+B：鹵素的全組合都可以。

作為此些組合的例子有如以下者。

‧Hg＜水銀＞+(I＜碘＞、Br＜溴＞)

‧Zn(鋅)+(I、Br)

‧Zn+FeI₂ ＜碘化鐵＞

‧Hg+FeI₂

‧金屬α(Bi＜鉍＞、Sb＜銻＞+(I、Br)

此些發光物質被封入使得燈的電位梯度成為8V/cm以下。

又，作為用以提昇起動性的稀有氣體，例如封入有氙。

還有，藉由電極間距離所決定的發光長是500mm以上，而燈輸入電力是80W/cm以上。

封入上述發光物質的燈，是主要放射波長340～450nm的紫外線者，作為其用途，例如被使用於樹脂、接著劑、油墨、光阻的硬化、或乾燥、熔融、或是軟化的各種處理。

針對於實施例表示於以下。

在第3圖表示供作實驗的各種長弧型放電燈，各燈是發光管的形狀、尺寸、密封部構造、發光長等是共通，而封入物與點燈時的電壓、動作壓為不相同者。

表示於實施例1的燈，是使用中央部分的內徑為22mm，內容積為400cm³ 的發光管，而水銀130mg、碘化水銀10mg及氙氣體的封入壓成為8kPa的方式被封入，在1,000mm的電極間距離，配置有電極4的放電燈，額定點力16,000W，燈電壓795V。

表示於實施例2的燈，是使用中央部分的內徑，內容積與實施例1的燈相同的發光管，水銀73mg、碘化水銀2mg及氙氣體的封入壓成為4kPa的方式被封入，與實施例1相同，額定點力16,000W的燈，惟燈電壓是585V。

表示於習知例的燈，是使用中央部分的內徑，內容積為與實施例1的燈相同的發光管，水銀825mg、碘化水銀2mg及氙氣體的封入壓成為4kPa的方式被封入，與實施例1相同，額定點力16,000W的燈，惟燈電壓是1,357V。

又，上述傳統例的燈的電位梯度為13.6(V/cm)，對此，在本發明的實施例1的燈，電位梯度為7.95(V/cm)，在實施例2的燈為5.85(V/cm)較小。

與此有關地，查證各燈的動作壓，以燈內部的平均氣體溫度作為2,000K時的水銀、碘、及氙的各個壓力，以“氣體的狀態方程式”：P=nRT/V

但、P：動作壓、

n：莫耳數、

R：氣體常數、

T：絕對溫度=平均氣體溫度、

V：燈內容積

求出，合計此些以求得動作壓。

如此所求得的動作壓，在習知例為1.90(atm)，對此，本發明的實施例1為0.81(atm)，而在實施例2為0.41(atm)，而在本發明的任一燈中，可知燈內部是在點燈狀態也成為負壓。

第4圖是進行上述各燈的壽命點燈試驗，針對於照度維持率予以標示的圖表。縱軸是對於初期照度的照度維持率(%)，橫軸是經過時間。

由實驗結果，各燈是經過點燈，同時在點燈時間大約同樣地降低照度。然而，首先，習知例的燈為點燈時間4,500小時近旁，從密封部泄漏，惟實施例1、2是其後，降低照度一面也維持點燈。尤其是實施例2是超過8,000小時還維持點燈。在實施例2的燈中，可能點燈時的燈的內壓更低之故，因而延遲箔浮起的進行行者。又，在泄漏時與泄漏大約同時地有大氣流進燈內部，而成為無法進行點燈，幾乎未看到封入物流出至外部。

此些是起因於封入鹵素的燈的點燈時的動作壓的問題，與有無水銀無關，即使放進鹵素與金屬時也可看到同樣的趨勢。

如以上所述地，即使在具有相同發光管形狀，密封部構造的燈，對於發光管內的動作壓成為大氣壓以上習知燈，對此，在動作壓成為不足大氣壓的負壓的本發明的燈，會長久時間地抑制發生密封部的封入物質的泄漏，可知得到大幅度長壽命化。

1．．．長弧型放電燈

2．．．發光管

3．．．密封部

4．．．電極

4a．．．扁平的電極後端

5．．．金屬箔

6．．．玻璃構件

7．．．外部引線

第1圖是本發明的長弧型放電燈的全體圖。

第2圖是第1圖的局部斷面圖。

第3圖是供作實驗的各種燈。

第4圖是表示第3圖的各種燈的照度維持率的圖表。

1．．．長弧型放電燈

2．．．發光管

3．．．密封部

4．．．電極

5．．．金屬箔

Claims (3)

1. 一種長弧型放電燈，是在發光管內相對配置有一對電極，該發光管是在兩端利用箔密封構造進行密封所成的長弧型放電燈，其特徵為：電位梯度為8V/cm以下，燈輸入電力為80W/cm以上，發光長度為50cm以上，封入物是水銀及/或水銀以外的金屬，及鹵素之組合，具有波長450nm以下的光的放射，點燈時的動作壓成為負壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述的長弧型放電燈，其中，上述點燈時的動作壓為50kPa以下。
3. 如申請專利範圍第1項所述的長弧型放電燈，其中，上述箔密封構造為兩枚箔。