TWI471895B - Long arc metal halide lamp - Google Patents

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Description

長弧型金屬鹵化物燈
本發明是關於一種長弧型金屬鹵化物燈。更具體而言，本發明是關於一種長弧型金屬鹵化物燈，其為了使紫外線硬化型(UV硬化)的油墨、塗料、黏著劑等硬化乾燥而被利用，並於發光管內封入鎵(Ga)。
例如，如同印刷業界的紫外線印刷(UV平版印刷)，先於玻璃、金屬、紙、塑膠等(工件)的表面上塗布紫外線硬化的油墨、塗料或黏著劑，然後為了照射紫外線並硬化乾燥，而利用水銀燈或金屬鹵素燈等。
若與水銀燈比較，金屬鹵化物燈是設法改變發光管內的封入元素，而將水銀的光譜線之一的365nm附近的光波長範圍往波長較長的範圍移動，而成為一種燈，可發出對於油墨等硬化乾燥是有效的波長範圍400~410nm附近的光。
於專利文獻10中，記載了一種小型金屬鹵化物燈，其於發光管內封入碘化鎵與碘化鐵，並用於硬化乾燥紫外線硬化 型的油墨或塗料等。於專利文獻4中，記載了一種管的輸入功率為12kW且負載為240W/cm的燈，其作為紫外線硬化用燈，於石英玻璃發光管內封入水銀、氬氣、鐵與錫的鹵化物。
近年來，此種高輸入功率的金屬鹵化物燈，也使用於液晶的貼合等的黏著。此種燈管，具備長條狀的發光管，在其發光管的兩端具有一對的對向電極，而被稱為所謂的長弧型金屬鹵化物燈。
最近，照射對象的液晶面板的面積越來越大型化，紫外線被照射部變大，因此燈管的電弧長度也越來越長。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開昭47-044975「放電燈」(公開日：1972年02月23日)(特許第0898635號)岩崎電氣股份有限公司
專利文獻2：日本特開昭49-081035「影印機用金屬鹵化物燈」(公開日：1974年08月05日)(特許第0927642號)日本電池股份有限公司
專利文獻3：日本特開平03-15148「金屬鹵化物燈」(公開日：1991年01月23日)(特許第3060461號)三菱電機股份有限公司
專利文獻4：日本特開平07-245081「紫外線硬化用燈」(公開日：1995年09月19日)岩崎電氣股份有限公司
專利文獻5：日本特開平10-302722「金屬蒸氣放電燈」(公開日：1998年11月13日)(特許第3651535號)岩崎電氣股份有限公司
專利文獻6：日本特開平10-308196「金屬蒸氣放電燈」(公開日：1998年11月17日)(特許第3648917號)岩崎電氣股份有限公司
專利文獻7：日本特開平11-135066「金屬蒸氣放電燈」(公開日：1999年05月21日)岩崎電氣股份有限公司
專利文獻8：日本特開平11-162401「金屬蒸氣放電燈用封入物」(公開日：1999年06月18日)岩崎電氣股份有限公司
專利文獻9：日本特開平11-329352「金屬鹵化物燈及照明裝置」(公開日：1999年11月30日)松下電工股份有限公司
專利文獻10：日本特開2001-015064「紫外線放電燈及紫外線照射裝置」(公開日：2001年01月19日)COSMO技研股份有限公司、UV股份有限公司
專利文獻11：日本特開2003-217507「金屬鹵化物燈」(公開日：2003年7月31日)(特許第4178951號)松下電工股份有限公司
專利文獻12：日本特開2007-184272「無水銀放電組成物及含鎵之燈管」(公開日：2007年07月19日)英國通用電氣公司
專利文獻13：日本特開2011-048944「長弧型型金屬鹵 化物燈」(公開日：2011年03月10日)優志旺電機股份有限公司(USHIO INC)
為了在以同樣的輸出功率的條件下來將燈管長條化，並以短時間將油墨、黏著劑乾燥硬化來提高作業效率，需要更加提高燈管照度。為了提高燈管照度，如上述專利文獻10所記載，以碘化物的形態將金屬鎵(Ga)封入是有效的。
然而，根據本發明人的經驗，已知若增加金屬鎵的含量來提升燈管照度，燈管的發光偏差會很顯著。
另外，於專利文獻1~13中，關於本申請文件所記載的實現所期望的均勻度(evenness)的長弧型金屬鹵化物燈之記載，並不存在啟發其之記載。具體而言，於專利文獻1~13中中並不存在下述於本申請文件中所記載的技術：(1)為了提升燈管照度而增量金屬鎵(實際上以碘化鎵的形態來進行添加)；(2)增量金屬鎵(增加金屬鎵的含量)時，指出於長弧型金屬鹵化物燈中發光偏差有顯著化之問題點；(3)作為發光偏差的容許界限，導入「均勻度」的概念並規定其標稱值(nominal value)；(4)在各種燈管長度(實際上以電弧長度來規定)中，作成改變金屬鎵含量(實際上以金屬鎵含量與水銀含量的比來規定)後的樣品並測定均勻度，只選擇滿足均勻度的標稱 值的樣品，由此等的樣品的數據，來規定電弧長度與金屬鎵含量(實際上是金屬鎵含量與水銀含量的比)。
因此，本發明的目的在於提供一種長弧型金屬鹵化物燈，其隨著增量發光管內的金屬鎵來使燈管照度提升，實現所望的均勻度。
有鑑於上述之目的，本發明之長弧型金屬鹵化物燈，用於使紫外線硬化型的油墨、塗料或黏著劑乾燥硬化，其中，於發光管內，至少封入水銀、稀有氣體及碘化鎵，前述發光管，其電弧長度La是在500≦La≦3000mm的範圍內，前述碘化鎵所含有的金屬鎵含量與水銀含量的比Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)是在3.0E-03≦Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)≦2.5E-02的範圍內，燈管的發光偏差的指標亦即均勻度是70%以上。
進而，本發明之長弧型金屬鹵化物燈，用於使紫外線硬化型的油墨、塗料或黏著劑乾燥硬化，其中，於發光管內，至少封入水銀，稀有氣體及溴化鎵，前述發光管，其電弧長度La是在500≦La≦3000mm的範圍內，前述溴化鎵所含有的金屬鎵含量與水銀含量的比Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)是在3.0E-03≦Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)≦2.5E-02的範圍內，燈管的發光偏差的指標亦即均勻度是70%以上。
進而，在上述長弧型金屬鹵化物燈中，前述發光管，其電弧長度La是在500≦La≦2000mm的範圍內，金屬鎵含量與水銀含量的比是在7.6E-03≦Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)≦2.5E-02的範圍內。
根據本發明，可提供一種長弧型金屬鹵化物燈，其隨著發光管內的金屬鎵的增量而使燈光照度提升，並實現所期望的均勻度。
1‧‧‧石英玻璃製發光管
2‧‧‧密封部
3‧‧‧鉬箔
4‧‧‧電極
5‧‧‧外部導入線
10‧‧‧金屬鹵化物燈(燈管)
D‧‧‧發光管內徑
I‧‧‧燈管電流
V‧‧‧燈管電壓
W‧‧‧燈管電力
Ga‧‧‧金屬鎵
GaBr3 ‧‧‧溴化鎵
第1圖是顯示本實施形態的長弧型金屬鹵化物燈的一例的圖。
第2圖是說明本申請人所採用的均勻度的測定方法的圖；此處，第2圖(A)是將測定中的燈管從側面所看到的圖、第2圖(B)是將燈管從軸線方向所看到的圖。
第3圖是關於滿足均勻度的標稱值的樣品，是以電弧長度La為橫軸，並以金屬鎵含量與水銀含量的比Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)為縱軸所繪製的圖表。
第4圖是顯示關於從第3圖的範圍所選出的典型的燈管的均勻度的變遷的圖表。
以下，關於本發明的長弧型金屬鹵化物燈之實施形態，一邊 參照附上的圖式一邊詳細地說明。另外，圖式中，對於同樣的元件標上相同的參照符號，而省略重複的說明。
[長弧型金屬鹵化物燈]
(構造)
第1圖是顯示本實施形態的長弧型金屬鹵化物燈的一例的圖。此金屬鹵化物燈10，是於長條狀且直管型的石英玻璃製發光管的兩端，各自形成密封部2-1、2-2，於此等密封部各自埋設鉬箔3-1、3-2，於此等鉬箔的一端各自形成由鎢等高熔點金屬所構成之電極4-1、4-2，於另一端各自形成外部導入線5-1、5-2。
於發光管內，稍後會詳細地說明，封入了由水銀、稀有氣體及鹵化鎵等所構成的發光物質。
由發光管的外部，若通過外部導入線5-1、5-2提供電力時，在兩電極間會發生放電，水銀及鹵化鎵的蒸氣會因為電子而被激發，而會放射出主要為350~450nm的光。
(發光管與發光物質)
第1圖所示燈管10，被稱為所謂的長弧型放電燈，是電弧長度La(亦稱「發光長度」，等於兩個電極間的距離。)在500≦La≦3000mm的範圍內的燈管。燈管10，例如，其發光管內徑D=26.0mmψ、電弧長度La=1850mm。此燈管10是 以燈管電力W=36kW、燈管電壓V=2.6kV、燈管電流I=13.8A而被驅動點燈。
在發光管中，作為發光物質，以水銀(Hg)是2.2mg/cc、碘化鎵(GaI3 )是0.05mg/cc，作為稀有氣體的氬氣(Ar)是5Torr(6.6×10-4 MPa)的比例而被封入。
此處，將說明關於發光物質。長弧型放電燈，越來越長條化，照射範圍變廣，為了在短時間將油墨、黏著劑乾燥硬化而提高作業效率，有必要提高燈管照度。為了將油墨等硬化乾燥而提高有效波長範圍400~410nm左右的燈管照度，如同前述專利文獻10所記載，以碘化物的形態將金屬鎵(Ga)封入是有效的。
然而，根據本發明人的經驗，若增量金屬鎵含量，雖然會改善燈管照度，但沿著燈管的軸線方向，發光偏差有顯著的傾向。作為定量地顯示發光偏差的指標，有「均勻度」。此「均勻度」，特別是關於長弧型燈管的問題，以從燈管軸線的中心部沿著兩端部所測定的燈管照度的下降的比例來顯示，以中心部的燈管照度為100%，各個地方的燈管照度以百分率所顯示的數值。現今，關於均勻度的測定方法及標稱值並無統一的規格，燈管製造商，因應各別的顧客的需求，每個公司會將均勻度的測定方法及標稱值以公司規格來制定。
又，此種長弧型金屬鹵化物燈，大多數時，在將燈管安裝在照射器的狀態下被使用。然而，燈管製造商，時常被顧客要求以燈管單體的規定燈管照度和均勻度、及安裝於照射器上的狀態的規定燈管照度和均勻度。
因此，於本實施形態中，以實現燈管單體中所期望的燈管照度和均勻度為目標。
(均勻度的測定方法及標稱值)
第2圖是說明本申請人所採用的均勻度的測定方法的圖，此處，第2圖(A)是由測定中的燈管的側面所看到的圖、第2圖(B)是由燈管的軸線方向所看到的圖。
均勻度的測定，關於點燈中的燈管，於距燈管軸線往垂直方向330mm、水平方向250mm的位置，沿著燈管的軸線，並根據紫外線照度計來測定燈管照度。所使用的紫外線照度計是申請人所生產‧銷售的「EYE紫外線照度計」(商品名稱)，型號UPVF-A1 PD405，具備專門用於油墨硬化用的405nm受光器，測定波長範圍是波長範圍350~490nm左右。
本申請人所採用的均勻度的標稱值，是關於任一的燈管長度，沿著燈管軸線，除去從燈管兩端算起的10%的部分，以中心部的燈管照度為100%，規定任一處的燈管照度為70%以上。於第2圖例中，均勻度的標準值是各自除去兩端的 185mm後，相對於中心部1480mm為70%以上。
(電弧長度與碘化鎵含量的關係)
於發光管內，作為發光物質，至少封入水銀(Hg)、碘化鎵(GaI3 )、作為稀有氣體的氬(Ar)。
如上述所述，根據本發明人的經驗，為了提高燈管照度有必要增量鎵含量。然而，已知若增量鎵含量雖會改善燈管照度，但會有燈管的發光偏差顯著的傾向。於是，作成電弧長度及所封入鎵含量不同的多數根燈管樣本，依照與第2圖相關連且已說明的測定方法，來測定各樣本的均勻度。繼而，由此等樣本，抽出滿足均勻度的標稱值的樣品。
表1是滿足此均勻度標稱值的樣品之電弧長度La與對應該樣品之金屬鎵含量與水銀含量的比Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)的資料。第3圖是以電弧長度La(mm)為橫軸，並以金屬鎵含量與水銀含量的比Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)為縱軸所繪製的圖表。
如同由第3圖可知，此等樣品的電弧長度La是在500≦La≦3000mm的範圍內，金屬鎵含量與水銀含量的比Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)是在0.3E-02≦Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)≦2.5E-02的範圍內。
進而，在本次的開發中，由於提高燈管照度而增量金屬鎵含量。然而，由發光偏差的觀點而言，在金屬鎵含量的增量方面，處於有一定的限制之狀態。於是，要滿足均勻度的標稱值，金屬鎵含量較多為佳。因此，較佳是除去樣品No.14、17、18、20~23，電弧長度是在500≦La≦2000mm的範圍內，金屬鎵含量與水銀含量的比是在7.6E-03≦Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)≦2.5E-02。另外，若將此金屬鎵含量與水銀含量的比與先前的樣品比較時，相當於兩倍左右。
又，本發明人，取代碘、而使用一種利用了溴之溴化鎵GaBr3 ，當進行同樣的實驗的結果，可得到大致同樣的結果。
(均勻度的例子)
繼而，將由表1(第3圖)所示的燈管選出典型的燈管之均勻度的變遷來進行說明。表2是顯示均勻度的變遷的資料，第4圖是圖示其資料的圖表。此燈管是作為樣品No.17、18而顯示於表1中的電弧長度La=1850mm之燈管。均勻度的測定方法是將從兩端算起的185mm(相當於10%)的部分去除，測定剩下的1480mm的部分的燈管照度，並將中央部的燈管照度設為100%，各部分的燈管照度以相對值(%)來表示。
由第4圖可知，各測定點中的燈管照度，任一測定點都 在80.0~100%的範圍內，滿足關於均勻度的公司規格亦即「沿著燈管軸線，除去從燈管兩端算起的10%的部分，相對於中心部的燈管照度，任一處的燈管照度也是70%以上。」。
以上，已經說明關於本發明的長弧型金屬鹵化物燈的實施形態，但此等為例示，並不限制本發明的範圍。本技術領域具有通常知識者，對於本實施形態進行簡易地追加、刪除、變更、改良等，都在本發明的範圍內。本發明的技術的範圍是由附上的申請專利範圍的記載所制定。

Claims (3)

  1. 一種長弧型金屬鹵化物燈，用於使紫外線硬化的油墨、塗料或黏著劑乾燥硬化，其中，於發光管內，至少封入水銀、稀有氣體及碘化鎵，前述發光管，其電弧長度La是在500≦La≦3000mm的範圍內，前述碘化鎵所含有的金屬鎵含量與水銀含量的比Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)是在3.0E-03≦Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)≦2.5E-02的範圍內，燈管的發光偏差的指標亦即均勻度是70%以上。
  2. 一種長弧型金屬鹵化物燈，用於使紫外線硬化的油墨、塗料或黏著劑硬化乾燥，其中，於發光管內，至少封入水銀、稀有氣體及溴化鎵，前述發光管，其電弧長度La是在500≦La≦3000mm的範圍內，前述溴化鎵所含有的金屬鎵含量與水銀含量的比Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)是在3.0E-03≦Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)≦2.5E-02的範圍內，燈管的發光偏差的指標亦即均勻度是70%以上。
  3. 如請求項1或2所述之長弧型金屬鹵化物燈，其中，前述發光管，其電弧長度La是在500≦La≦2000mm的範圍內，金屬鎵含量與水銀含量的比是在7.6E-03≦Ga(mg/cc)/Hg(mg/cc)≦2.5E-02的範圍內。
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