JP2732455B2 - Metal vapor discharge lamp - Google Patents
Metal vapor discharge lampInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光化学反応や塗料およびインキの硬化など
に用いられる金属蒸気放電灯に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal vapor discharge lamp used for photochemical reactions, curing of paints and inks, and the like.
光化学反応を生起せしめたり、塗料やインキなどを硬
化させるために、紫外線が利用されることが多いが、こ
れらの目的のためには、波長域が280〜400nm程度の紫外
線が有効である。Ultraviolet rays are often used to cause a photochemical reaction or to cure paints and inks, but ultraviolet rays having a wavelength range of about 280 to 400 nm are effective for these purposes.
かかる紫外線の発生源として、両端に一対の放電電極
が対向配置された管形の発光管の内部に、アーク放電を
維持するのに十分な量の水銀および希ガスが封入された
高圧水銀灯にハロゲン化金属を発光物質として封入し、
有効波長域の発光量を増加させた金属蒸気放電灯が使用
されることが多い。ことに鉄を封入した金属蒸気放電灯
は、350〜400nmの波長域が連続的に発光するために、光
化学反応や塗料の硬化などの目的のためには好都合であ
る。As a source of such ultraviolet rays, a high-pressure mercury lamp filled with mercury and a rare gas in an amount sufficient to maintain arc discharge is placed inside a tube-shaped arc tube having a pair of discharge electrodes opposed to each other at both ends. Metal oxide as a luminescent material,
In many cases, a metal vapor discharge lamp having an increased amount of light emission in an effective wavelength region is used. In particular, a metal vapor discharge lamp in which iron is sealed emits light continuously in a wavelength range of 350 to 400 nm, which is advantageous for purposes such as photochemical reaction and curing of paint.
しかしながら、鉄を封入した金属蒸気放電灯を長時間
点灯していると、鉄が発光管の内壁に付着して薄膜を形
成する。このため、発光に寄与する鉄が減少するととも
に、形成された薄膜が紫外線の透過を阻害し、紫外線の
出力が減少してしまう問題点があるので、更にマグネシ
ウムを封入して鉄が発光管内壁に付着するのを防止し、
紫外線出力が長時間維持されるようにしている。However, when the metal vapor discharge lamp containing iron is operated for a long time, the iron adheres to the inner wall of the arc tube to form a thin film. For this reason, iron contributing to light emission is reduced, and there is a problem that the formed thin film inhibits the transmission of ultraviolet light and the output of ultraviolet light is reduced. To prevent adhesion to
The UV output is maintained for a long time.
ところで、かかる金属蒸気放電灯は、その用途によっ
ては定格電力よりも低い消費電力で点灯される場合があ
る。また、間欠的に流れる被照射物に対して紫外線を照
射する場合に、点灯と消灯を短いサイクルで繰り返すこ
とができないので、非照射時には点灯している金属蒸気
放電灯をシャッターで覆っているが、非照射時の省電力
および過熱防止のために、シャッターが閉じている間は
消費電力を例えば定格電力の1/2程度に落して点灯を維
持している。しかるに、定格電力よりも低い消費電力で
点灯される場合において、第1図に示すように、管形発
光管1の内部両端に対向配置された放電電極2,3間に生
じるアーク4が、放電電極2,3の近傍において、符号X
で示すように、局部的に上方に変位する現象が生じる。
このようなアークの変位現象は、放電電極2,3の両方に
生じることもあれば一方のみに生じることもあり、また
その程度や状態は様々であるが、かかるアークの変位が
生じたときには、アーク変位部Xの直上に位置する発光
管が接近したアークによって過熱されて石英ガラスが失
透し、使用寿命が短縮してしまう。また、断面が楕円形
などの長尺の集光性反射鏡と組合せて使用する場合に、
アーク位置と反射鏡の焦点位置を一致させるが、アーク
変位部Xの光は反射鏡の焦点位置から外れて利用できな
いので、光の利用効率が低くなってしまう問題点があ
る。By the way, such a metal vapor discharge lamp may be lit with lower power consumption than rated power depending on its use. In addition, when irradiating an intermittently illuminated object with ultraviolet light, the lighting and turning off cannot be repeated in a short cycle. In order to save power and prevent overheating during non-irradiation, while the shutter is closed, the power consumption is reduced to, for example, about 1/2 of the rated power to maintain lighting. However, in the case where the lamp is lit with power consumption lower than the rated power, as shown in FIG. In the vicinity of the electrodes 2 and 3, the symbol X
As shown by, a phenomenon of locally displacing upward occurs.
Such an arc displacement phenomenon may occur on both of the discharge electrodes 2 and 3 or may occur on only one of the electrodes, and the degree and state thereof vary, but when such arc displacement occurs, The arc tube located immediately above the arc displacement part X is overheated by the approaching arc, devitrifying the quartz glass, and shortening the service life. In addition, when used in combination with a long light-collecting reflector with an elliptical cross section,
Although the arc position and the focal position of the reflecting mirror are made to coincide with each other, since the light of the arc displacing portion X cannot be used outside the focal position of the reflecting mirror, there is a problem that the light use efficiency is reduced.
そこで本発明は、定格電力よりも低い消費電力で点灯
した場合に、放電電極近傍におけるアークの変位が発生
せず、石英ガラスの失透が防止されるとともに、光の利
用効率も低下しない金属蒸気放電灯を提供することを目
的とする。Accordingly, the present invention provides a metal vapor that, when lit with lower power consumption than the rated power, does not cause displacement of the arc near the discharge electrode, prevents devitrification of the quartz glass, and does not reduce the light use efficiency. An object is to provide a discharge lamp.
本発明の構成は、両端に一対の放電電極が対向配置さ
れた管形の発光管の内部に、アーク放電を維持するのに
十分な量の水銀および希ガスとともに、適量の鉄とハロ
ゲンおよびマグネシウムを封入した金属蒸気放電灯にお
いて、タリウムが、発光管の内容積1CC当り、3.2×10-9
〜2.0×10-7mol封入されたことを特徴とするものであ
る。According to the configuration of the present invention, an appropriate amount of iron, halogen, and magnesium, together with mercury and a rare gas in an amount sufficient to maintain an arc discharge, are provided inside a tube-shaped arc tube having a pair of discharge electrodes opposed to each other at both ends. In a metal vapor discharge lamp encapsulating, thallium is 3.2 × 10 -9
2.02.0 × 10 -7 mol.
すなわち、発明者は前記の目的を達成するために、タ
リウム(T1)が有効であることを見い出し、種々の実験
を行った末に本発明を完成したものであり、タリウムを
発光管の内容積1CC当り、3.2×10-9〜2.0×10-7mol封入
すると、水銀、鉄およびマグネシウムの発光スペクトル
に悪影響を与えずに、定格電力より大幅に低い消費電力
で点灯したときにもアークに乱れが生じることを防止す
ることができる。従って、アークの乱れによって石英ガ
ラスが過熱されて失透することが防止されて使用寿命が
延びる。そして、集光性反射鏡と組合せて使用する場合
に、アーク全体を反射鏡の焦点位置に一致させることが
できるので、光の利用効率も低下しない。That is, the inventor has found that thallium (T1) is effective for achieving the above-mentioned object, and has completed the present invention after conducting various experiments. When 3.2 × 10 -9 to 2.0 × 10 -7 mol per CC is filled, the arc is disturbed even when lighting with much lower power consumption than the rated power without affecting the emission spectra of mercury, iron and magnesium. Can be prevented from occurring. Therefore, the quartz glass is prevented from being overheated and devitrified due to the turbulence of the arc, thereby extending the service life. When the arc is used in combination with the light-collecting reflector, the entire arc can be made to coincide with the focal position of the reflector, so that the light use efficiency does not decrease.
なお、タリウムの封入量が発光管の内容積1CC当り、
3.2×10-9molよりも少ないとアークの乱を抑制する効果
が十分でなく、逆に2.0×10-7molよりも多いと、水銀、
鉄およびマグネシウムの発光スペクトルの出力が弱くな
り、結果的に有効波長域280〜400nmの紫外線の強度が低
くなる不具合がある。In addition, the filling amount of thallium per 1 CC of the inner volume of the arc tube,
If it is less than 3.2 × 10 -9 mol, the effect of suppressing arc disturbance is not sufficient, and if it is more than 2.0 × 10 -7 mol, mercury,
There is a problem that the output of the emission spectrum of iron and magnesium is weakened, and as a result, the intensity of ultraviolet rays in the effective wavelength range of 280 to 400 nm is reduced.
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。 Examples of the present invention will be specifically described below.
本発明が対象とする金属蒸気放電灯の基本構造は第1
図に示す通りであり、内径が22mmφの石英管からなる管
形の発光管1内の端部に一対の電極2,3が対向配置され
ており、定格消費電力が9KWであって、電極間距離は750
mmである。そして、発光管1内には、285mgの金属水銀
と30mgの沃化水銀、5.0mgの鉄、0.7mgのマグネシウム、
1.9mgの沃化タリウムおよび30mmHgのキセノンガスが封
入されている。このタリウムの添加封入量は、発光管1
の内容積1CC当り、2.0×10-8molである。The basic structure of the metal vapor discharge lamp targeted by the present invention is the first
As shown in the figure, a pair of electrodes 2 and 3 are opposed to each other at an end inside a tube-shaped arc tube 1 made of a quartz tube having an inner diameter of 22 mmφ, the rated power consumption is 9 KW, and The distance is 750
mm. In the arc tube 1, 285 mg of metallic mercury, 30 mg of mercury iodide, 5.0 mg of iron, 0.7 mg of magnesium,
1.9 mg of thallium iodide and 30 mmHg of xenon gas are sealed. The amount of thallium added and charged is
Is 2.0 × 10 −8 mol per 1 CC of the internal volume.
かかる金属蒸気放電灯を定格消費電力の9KWで点灯す
ると、ランプ電流が10.3A、ランプ電圧が975Vであり、
アーク4の乱れはない。そして、長時間点灯しても発光
管1の内壁には鉄は全く付着せず、鉄の薄膜は形成され
ずに紫外線の出力は維持される。また、タリウムを添加
封入したことによる水銀、鉄およびマグネシウムのスペ
クトルの出力への影響を調べたが、本実施例の金属蒸気
放電灯は、タリウムを添加しないものに比べて、水銀の
スペクトル出力は4%減、鉄のスペクトル出力は4%
減、マグネシウムのスペクトル出力は1%減であって、
その減少はわずかであり、添加量が発光管1の内容積1C
C当り、2.0×10-8molであれば、タリウムが水銀や鉄お
よびマグネシウムのスペクトル出力にほとんど悪影響を
与えないことが確認できた。更には、タリウムを添加し
たことによる始動電力、再点弧電圧などの電気特性への
影響もほとんどない。When lighting such a metal vapor discharge lamp at the rated power consumption of 9KW, the lamp current is 10.3A, the lamp voltage is 975V,
Arc 4 is not disturbed. Then, even if the lamp is lit for a long time, no iron adheres to the inner wall of the arc tube 1, and the output of ultraviolet rays is maintained without forming a thin film of iron. In addition, the influence of the addition and encapsulation of thallium on the output of the spectrum of mercury, iron, and magnesium was examined, but the metal vapor discharge lamp of this example has a spectral output of mercury that is lower than that without thallium added. 4% reduction, iron spectral output 4%
And the spectral output of magnesium is reduced by 1%,
The decrease was slight, and the amount added was 1C
At 2.0 × 10 −8 mol per C, it was confirmed that thallium had almost no adverse effect on the spectral output of mercury, iron and magnesium. Further, the addition of thallium hardly affects the electric characteristics such as the starting power and the re-ignition voltage.
次に、前記の金属蒸気放電灯のタリウム添加量のみを
変化させたランプを20灯づつ作製し、定格電力の半分の
4.5KWで点灯してアークの乱れ状況および紫外線の出力
の変化を調査した。その結果を第1表に示す。Next, 20 metal lamps were prepared by changing only the added amount of thallium of the metal vapor discharge lamp, and half of the rated power was produced.
The lamp was turned on at 4.5KW to investigate the turbulence of the arc and the change in the output of ultraviolet light. Table 1 shows the results.
なお、第1表において、タリウム添加量の単位はmol/
CC、アーク乱れの×印は、20灯中18灯に両側部にアーク
の乱れがあり、残り2灯に片側部にアークの乱れがあ
り、○印は20灯全てにアークの乱れがないことを示し、
紫外線出力は波長域280〜400nmの相対値を示す。 In Table 1, the unit of the added amount of thallium is mol /
CC, x mark of arc disturbance: 18 out of 20 lamps had arc disturbance on both sides, 2 remaining lamps had arc disturbance on one side, and ○ mark: all 20 lamps had no arc disturbance Indicates that
The ultraviolet output indicates a relative value in a wavelength range of 280 to 400 nm.
第1表から分かるように、タリウム添加量が2.5×10
-9mol/CCでは、アークの乱れが認められるが、3.0×10
-9mol/CC以上ではアークの乱れは全く認められない。一
方、タリウム添加量を増加していくと紫外線出力が低下
する傾向にあるが、2.0×10-7mol/CCでは10%減であ
り、十分に実用性がある。しかしながら、2.2×10-7mol
/CCでは17%減となり、紫外線の減少が著しい。結局の
ところ、タリウム添加量を3.2×10-9〜2.0×10-7mol/CC
にすれば、有効波長域280〜400nmの紫外線の出力減少が
少なくて実用的であり、かつアークの乱れを完全に防止
することができる。As can be seen from Table 1, the amount of thallium added was 2.5 × 10
At -9 mol / CC, arc disturbance was observed, but 3.0 × 10
Above -9 mol / CC, no arc disturbance is observed. On the other hand, as the amount of thallium added increases, the ultraviolet output tends to decrease, but at 2.0 × 10 −7 mol / CC, the reduction is 10%, which is sufficiently practical. However, 2.2 × 10 -7 mol
In the case of / CC, the decrease was 17%, and the decrease in ultraviolet light was remarkable. After all, the added amount of thallium is 3.2 × 10 -9 to 2.0 × 10 -7 mol / CC
Accordingly, the output of ultraviolet light in the effective wavelength range of 280 to 400 nm is small and practical, and the disturbance of the arc can be completely prevented.
なお、本実施例では、ハロゲン化タリウムを添加した
が、金属タリウムとして添加してもよく、また両者を混
合して添加しても同じ効果が得られる。In this embodiment, thallium halide is added, but it may be added as metal thallium, or the same effect can be obtained by mixing and adding both.
以上説明したように、本発明は、水銀−鉄−マグネシ
ウム系の金属蒸気放電灯に対して、タリウムを、発光管
の内容積1CC当り、3.2×10-9〜2.0×10-7mol封入したの
で、添加されたタリウムが水銀、鉄およびマグネシウム
の発光スペクトルの出力にほとんど悪影響を与えず、か
つ定格電力よりも低い消費電力で点灯したときのアーク
の乱れを防止することができる。従って、石英ガラスが
過熱されて失透することが防止され、ランプの使用寿命
が延びるとともに、集光性反射鏡と組合せて使用する場
合に、アーク全体を反射鏡の焦点位置に一致させること
ができるので、光の利用効率も低下しない利点がある。As described above, the present invention encapsulates thallium in a mercury-iron-magnesium metal vapor discharge lamp in an amount of 3.2 × 10 −9 to 2.0 × 10 −7 mol per 1 CC of the inner volume of the arc tube. Therefore, the added thallium has almost no adverse effect on the output of the emission spectrum of mercury, iron and magnesium, and it is possible to prevent arc disturbance when the lamp is lit with power consumption lower than the rated power. Therefore, it is possible to prevent the quartz glass from being overheated and devitrified, to prolong the service life of the lamp, and to make the entire arc coincide with the focal position of the reflector when used in combination with the light-collecting reflector. Since it is possible, there is an advantage that the light use efficiency does not decrease.
第1図は金属蒸気放電灯の説明図である。 1……発光管、2,3……放電電極 4……アーク FIG. 1 is an explanatory view of a metal vapor discharge lamp. 1 ... arc tube, 2,3 ... discharge electrode 4 ... arc
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−92871(JP,A) 特開 昭48−92873(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-48-92871 (JP, A) JP-A-48-92873 (JP, A)
Claims (1)
形の発光管の内部に、アーク放電を維持するのに十分な
量の水銀および希ガスとともに、適量の鉄とハロゲンお
よびマグネシウムを封入した金属蒸気放電灯において、 タリウムが、発光管の内容積1CC当り、3.2×10-9〜2.0
×10-7mol封入されたことを特徴とする金属蒸気放電
灯。In a tube-shaped arc tube having a pair of discharge electrodes opposed to each other at both ends, an appropriate amount of mercury and a rare gas together with an appropriate amount of iron, halogen and magnesium are added to maintain an arc discharge. In the enclosed metal vapor discharge lamp, thallium is 3.2 × 10 -9 to 2.0
× 10 -7 mol metal vapor discharge lamp.
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