TWI638381B - Long arc discharge lamp and light irradiation device - Google Patents

Abstract

提供於發光管內作為發光物質而封入金屬，於前述發光管的外表面形成帶狀之反射膜的長弧型放電燈及使用該短弧型放電燈的光照射裝置中，即使在頻繁地切換高電力與低電力來使放電燈點燈之狀況中，也不會有反射膜剝離、剝落之狀況的高信賴性的構造。

特徵為前述發光管的管壁的OH基含有量為50ppm~300ppm，前述反射膜的OH基含有量為100ppm以上。

Description

長弧型放電燈及光照射裝置

本發明係關於長弧型放電燈及光照射裝置，尤其是關於在發光管外表面具有反射膜的長弧型放電燈及具備其之光照射裝置。

先前，於印刷業界及電子工業界中，作為油墨及塗料的乾燥、樹脂的硬化處理所使用之光化學反應用裝置的紫外線光源，或者作為對半導體基板及液晶顯示器用的液晶基板作曝光所使用之曝光裝置的紫外線光源，使用水銀燈及金屬鹵素燈等的長弧型放電燈。

使用圖2來說明先前的光照射裝置所用之長弧型放電燈1。

於發光管2的兩端部，形成有封止部3，於發光管2內配置有一對的電極4、4。

電極4的後端部4a係以上下部成為平坦面形狀之方式切削加工，成為幾近角柱狀。

於封止部3，埋設有石英玻璃製之扁平狀的間隔物玻璃5，以挾持該間隔物玻璃5之方式，於其上下面配置有 一對(兩個)的金屬箔6a、6b，於該金屬箔6a、6b的後端，連接外部導線8。

於前述封止部3內，配置有玻璃製的保持用筒體7，前述電極4插通於該保持用筒體7，藉此支持該電極4。

然後，於前述封止部3的後端，安裝有套罩9，在該燈管1組入光照射裝置時，該套罩9被安裝於未圖示的燈管支持具。

又，於發光管2的外表面，帶狀的反射膜10涵蓋發光長度的全區域而形成，反射朝向發光管2上方的光線，照射至下方的被照射面者。

該反射膜10係根據耐熱性的觀點，是以氧化矽粒子為主體者，以氧化鋁粒子，或氧化矽粒子與氧化鋁粒子的混合物等所構成，於發光管2的外表面中設置成細長的帶狀。

在前述構造的長弧型放電燈中，為了良好地放射紫外線，於發光管2內，封入水銀、鐵、鎵等的金屬。

使用此種長弧型放電燈之光照射裝置的構造，係如日本特開2008-130302號公報(專利文獻1)、及日本特開2012-198997號公報(專利文獻2)中為公知，該構造揭示於圖3。

圖3(A)係反射鏡開放之狀態的說明圖。

圖3(B)係反射鏡關閉之狀態的說明圖。

光照射裝置20係具備包圍該金屬鹵素燈1之溝狀的反射鏡21，於其內面具有由介電體多層膜等所成的反射 面22。

然後，前述反射鏡21係具有頂部開口21a與前面開口21b，設為可開閉，頂部開口21a係對應冷卻風排氣口23所配置。然後，在對處理物照射紫外線的恆定點燈模式時，如圖3(A)所示，開放前面開口21b，在處理物的替換等的待機點燈模式時，如圖3(B)所示，反射鏡20旋動而關閉前面開口21b。再者，在該待機點燈模式中，根據省電力的觀點，降低對燈管的輸入電力。

圖3(A)所示之恆定點燈時，從反射鏡21的下方流通冷卻風，通過燈管1的周圍並進行冷卻，從頂部開口21a透過排氣口23流出。又，即使在圖3(B)所示之待機點燈模式時，燈管也可利用比額定電力還低的低電力點燈，此時，反射鏡21的前面開口21b也會被關閉，該反射鏡21被加熱。為了保護該反射鏡21之反射面22的介電體多層膜，必須對其進行冷卻，不停止冷卻風而維持通風。

如上所述，於生產線中被要求盡可能的省電力化，於工件交換時等的工件非處理其間中(一邊預備再次點燈而維持放電燈的點燈狀態)，採用以充分低的電力來使放電燈點燈的待機點燈模式。

結果，放電燈係成為在工件的處理期間與非處理期間之數十秒單位的短暫時間中大幅切換電力值來點燈之狀態，以較短週期推移高溫狀態與低溫狀態。

在此，舉出恆定點燈時的電力與待機點燈(省電力點 燈)時的電力之一例的話，在每一有效發光長度之單位長度的電力，恆定點燈時為280W/cm，待機點燈時為80W/cm。

如此，頻繁地切換高電力與低電力，而且，其電力的高低差比先前還大，因此，發光管與反射膜的界面中熱應力更為顯著，伴隨放電燈的點燈時間的經過，會發生反射膜剝離的問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-130302號公報

[專利文獻2]日本特開2012-198997號公報

本發明係有鑒於前述先前技術的問題點，提供於發光管內對向配置一對的電極，並且作為發光物質而封入金屬，以氧化矽粒子為主體的帶狀之反射膜，涵蓋發光長度的全區域而形成於前述發光管的外表面的長弧型放電燈中，即使頻繁地切換高電力與低電力來使放電燈點燈，也不會有反射膜剝離、剝落之狀況的高信賴性的長弧型放電燈。

又，其他課題係提供於使用前述長弧型放電燈，具備 溝狀之反射鏡的光照射裝置中，朝向反射鏡的開口放射之光線也可藉由反射膜而不白費地利用，並且即使頻繁地切換高電力與低電力來使放電燈點燈，也不會有反射膜剝離、剝落之狀況，高信賴性的光照射裝置。

為了解決前述課題，關於本發明的長弧型放電燈之特徵，係發光管的管壁的OH基含有量為50ppm~300ppm；反射膜的OH基含有量為100ppm以上。

又，關於本發明的光照射裝置之特徵，係使用前述長弧型放電燈，並具備具有包圍該放電燈的反射面，並對應該放電燈的上部而具備開口之溝狀的反射鏡。

依據本發明的長弧型放電燈，即使在頻繁地切換高電力與低電力來使放電燈點燈之狀況中，於反射膜與發光管雙方也含有OH基，所以，於兩構件的界面中，OH基彼此發生脫水縮合反應而獲得強固的密接力，即使在嚴苛的點燈條件下，也不會發生膜剝離或龜裂，可進行長時間的點燈。

而且，因為發光管的OH基為50ppm以上，鍵結於反射膜的OH基充分存在，可獲得與反射膜的充分鍵結，又，因為此為300ppm以下，從發光管放出至放電空間的OH量不會變過多，也可迴避電極氧化的事態。

然後，因為反射膜的OH基含有量為100ppm以上，發光管與反射膜的OH基彼此的脫水縮合反應也有助於氧化矽粒子彼此的鍵結，反射膜本身變得強固而難以剝離。

又，依據具備前述長弧型放電燈，與溝狀之反射鏡的光照射裝置，可一邊維持鏡片開口的冷卻構造，一邊使從放電燈朝向開口放射之光線不會白費，有助於被照射面之照度提升，而且，即使頻繁地切換高電力與低電力來使放電燈點燈，也不會有反射膜剝離、剝落之狀況，可提供高信賴性的光照射裝置。

1‧‧‧長弧型放電燈

2‧‧‧發光管

3‧‧‧封止部

4‧‧‧電極

4a‧‧‧後端部

5‧‧‧間隔物玻璃

6a‧‧‧金屬箔

6b‧‧‧金屬箔

7‧‧‧保持用筒體

8‧‧‧外部導線

9‧‧‧套罩

10‧‧‧反射膜

20‧‧‧光照射裝置

21‧‧‧反射鏡

21a‧‧‧頂部開口

21b‧‧‧前面開口

22‧‧‧反射面

23‧‧‧冷卻風排氣口

[圖1]本發明的長弧型放電燈之發光管的一部份剖面圖。

[圖2]先前之長弧型放電燈的剖面圖。

[圖3]先前之光照射裝置的整體剖面圖。

本發明之長弧型放電燈的整體構造，係與圖2所示者相同，作為發光物質而封入至發光管2內的金屬，係例如水銀(Hg)、鐵(Fe)、鎵(Ga)等的金屬，混合其一種或兩種以上亦可。

又，反射膜10係以氧化矽粒子為主體所構成，理想為以超過50%的比例之方式包含氧化矽粒子所構成。

如圖1(A)所示，構成反射膜10的氧化矽粒子係含有OH基者。作為含有OH基的手段，係例如可適合採用藉由沉澱法、凝膠法、溶膠凝膠法等的濕式法來製造氧化矽的方法。當然，即使於藉由乾式法所製造的氧化矽中，也可例如將氧化矽系的醇鹽溶液作為黏結劑，來形成具有OH基的反射膜。微粒子的形狀及直徑，係只要具有作為反射層的功能，並未特別指定，但是，微粒子膜的反射的機構，係於各微粒子的表面中反射，故盡可能細緻且微粒子層較多為佳。例如，氧化矽微粒子的形狀係球狀、扁平狀等的形狀，其平均粒徑係0.1~10μm為佳。

又，構成發光管2的石英玻璃也含有OH基。OH基係例如利用使用氫氧焰來使石英粉熔融的製法(火焰熔融石英)及在將燈泡暴露於大氣中之狀態下加熱成高溫所含有者。

如此一來，利用使發光管2含有O基，如圖1(B)所示，該發光管2的OH基，與構成反射膜10之氧化矽微粒子的OH基產生脫水縮合反應，可提高反射膜10對發光管2的密接性。

關於發光管2的OH基含有量，50~300ppm為佳。50ppm以下的話，可鍵結的OH基變少，反射膜10的密接強度會降低。又，超過300ppm的話，從發光管2放出至放電空間的OH量變多，發生放電空間內之鎢電極的氧化，而促進熔融。藉此，鎢附著於發光管而引起照度降低。

反射膜10的OH基的含有量係多為佳，該等係提高與發光管2的鍵結力與微粒子彼此的鍵結力。

如上所述，依據關於本發明的短弧型放電燈，利用使反射膜與發光管雙方含有OH基，於界面中，OH基彼此進行脫水縮合反應，可獲得更強固的密接力。

為了證實本發明的效果而進行實驗。

<實驗例>

使用OH基含有量不同的反射膜及發光管，製作發光長度(一對的電極間距離)為250mm，發光管的內徑為22mm，外徑為26mm，於各發光管內，封入水銀封入量為58mg，碘化水銀為2.5mg，氬1kPa的長弧型水銀燈，作為反射膜材料，將包含鱗片形狀之氧化矽微粒子的漿液，於燈管長邊方向塗布寬度10mm的反射膜，並乾燥10小時來成膜。

將該等燈管，將每一電弧長度的輸入以80W與280W交互各30秒鐘來使輸入變化的點燈模式中，合計點燈1000h，觀察反射膜的外觀。

並於下表揭示結果。

從前述表可知，發光管及反射膜的OH基較少時，在鍵結力較弱，高輸入且伴隨輸入變化之嚴苛的點燈條件下，反射膜會剝離。一方，於多包涵OH基之狀況中，即使是嚴苛的點燈條件，也未發生反射膜的剝離。

再者，於比較例3中，雖未發生膜剝離，但是，發光管所含有的OH基的量過多，發生發光管的失透，引起明顯的照度降低。

Claims (2)

1. 一種長弧型放電燈，係於長條狀之石英玻璃製的發光管內，對向配置一對的電極，並且作為發光物質而封入金屬，以氧化矽粒子為主體之帶狀的反射膜，涵蓋發光長度的全區域而形成於前述發光管的外表面的長弧型放電燈，其特徵為：前述發光管的管壁的OH基含有量為50ppm~300ppm；前述反射膜的OH基含有量為100ppm以上。
2. 一種光照射裝置，其特徵為具備：申請專利範圍第1項所記載的長弧型放電燈；及溝狀的反射鏡，係具有包圍該長弧型放電燈的反射面，並對應該長弧型放電燈的上部而具備開口。