TWI463523B - 金屬鹵素燈 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種紫外線固化塗料之固化或功能性高分子膜之光反應等中所使用之金屬鹵素燈，更詳細而言係關於一種可抑制燈管與水冷式冷卻部產生接觸時之燈管局部溫度下降的金屬鹵素燈。
眾所周知：日本專利特開平03-250549號(先前技術1)之金屬鹵素燈係藉由將金屬鉈或鹵化鉈與鐵及汞一併封入氣密性容器內，來抑制340nm以下之短波長紫外線，以於365nm附近具有較高之發光強度的紫外線照射燈。
上述先前技術1之技術為了確保燈管穩定點亮，而需要600~850℃之發光管溫度之管理。若達到850℃以上，則所封入之鐵將滲透於石英玻璃製之放電容器內而產生黑化現象，造成照度下降或燈管彎曲。因此，為了降低燈管溫度，考慮使用水冷方式之間接冷卻方式。為了提高冷卻方式之冷卻效率，需將燈管與冷卻部之間隔保持在數mm左右。
然而，近年來隨著系統之大型化，而要求燈管細長化。於水冷方式之情形時，不僅水冷式冷卻部與燈管之間隔僅為數mm左右，而且由於細長化所引起之燈管溫度上升產生燈管彎曲，認為燈管與水冷式冷卻部會接觸。若燈管與水冷式冷卻部產生接觸，則會因燈管內之汞集中於接觸部分而蒸氣壓力下降，燈管電壓隨之下降。其結果，存在照度下降之問題。
本發明之目的在於提供一種可抑制燈管與水冷式冷卻部產生接觸時之燈管局部溫度下降之金屬鹵素燈。
以下，一邊參照圖式，一邊對用以實施本發明之最佳形態進行詳細說明。
圖1~圖3係用以說明本發明之金屬鹵素燈之一實施例者，圖1係基本構造圖，圖2係圖1之主要部分放大圖，圖3係圖1之I-I'線剖面圖。
於圖1中，於具有紫外線穿透性之石英玻璃製且形成放電空間10的放電容器11之長度方向兩端之內部，例如配置有鎢製之電極121、122。放電容器11例如由外徑Φ為27.5mm、壁厚m為1.5mm、發光長度L為2000mm之單層管構成。
電極121、122分別經由內引線131、132焊接於金屬箔141、142之一端。金屬箔141、142之另一端焊接於未圖示之外引線之一端。金屬箔141、142部分係藉由加熱放電容器11之內引線131、132至外引線之一端之放電容器11而密封。
金屬箔141、142若係接近形成放電容器11之石英玻璃熱膨脹率之材料，則可為任一種，作為適於該條件之一例係使用鉬。於一端分別與金屬箔141、142連接之外引線中，例如將於陶瓷製之插座151、152之內部電性連接之供電用引線161、162絕緣密封且連接於未圖示之電源電路。
於放電容器11內，封入有用以維持電弧放電之稀有氣體即氬氣，並且封入有汞、碘化汞及用以使紫外光發光之金屬即鐵、錫等中之至少1種及鹵素。
亦如圖2、圖3所示，於電極121與電極122間之放電容器11之外表面，一體形成有前端為尖塔狀或帶弧度形狀之凸起17。
凸起17可於放電容器11之周面上形成至少1個，圖4係用以對該發明之金屬鹵素燈之其他實施例進行說明之相當於圖3的剖面圖。該實施例中，凸起17於放電容器11之周面方向形成複數個。
又，凸起17形成複數個時，未必形成於相同之周面上。圖5、圖6係用以對該發明之金屬鹵素燈之另一其他實施例進行說明的圖，其中，圖5係相當於圖2之放大圖，圖6分別係圖5之IIa-IIb、IIc-IId、IIe-II線之剖面圖。該實施例係自相同之周面沿著放電容器11之長度方向使複數個凸起17之位置錯開。
進而，凸起17於放電容器11之長度方向上形成至少一處。於複數處之情形時，亦可並非形成於與軸向同一直線上。
凸起17區別於用以將稀有氣體等封入物封入至放電容器11內之亦稱作針管的排氣管痕，所設置之凸起17距放電容器11外周面之高度高於排氣管痕。另外，可藉由利用放電容器11之經密封之部分，而無需排氣管痕，故亦可不存在。
對於凸起17之高度之規定係根據燈管與水冷式冷卻機構之位置關係來決定，故並不特別規定，但考慮到不與冷卻機構接觸及不影響其他特性，則較好的是1~3mm左右。
於此，當對電極121、122供給燈管電壓2300V、燈管電流10.3A、電位梯度11.5V/cm，便可使365nm附近具有較高之發光強度之紫外線發光。使此時之汞封入量為0.9mg/cc，碘化汞之封入量為0.08mg/cc，鐵之封入量為0.01mg/cc，錫之封入量為0.005mg/cc。
圖7、圖8係用以對由圖1構成之金屬鹵素燈100適用於具備水冷式冷卻機構之紫外線照射裝置時之實施例進行說明的圖，其中，圖7係系統構成圖，圖8係圖7之III-III'線之剖面圖。
紫外線照射裝置包含金屬鹵素燈100及水冷單元200。金屬鹵素燈100與水冷單元200係藉由安裝於金屬鹵素燈100之插座151、152之間隔件41a、間隔件41b，以特定間隔定位。
水冷單元200由圓筒狀之石英玻璃等透明材料構成，其具備內管21及設置該於內管21外側之外管22，而成為雙層管(Double Pipe)結構。金屬鹵素燈100內封於內管21中。
水冷單元200係通過設置於外周端部之連接管23a、23b，使水等冷卻液24自外部進行循環。如圖8所示，冷卻液24係自連接管23a注入溫度較低者，並自連接管23b排出對金屬鹵素燈100進行冷卻而變熱者。使變熱後排出之冷卻液24經冷卻後，重新自連接管23a注入。
於外管22之外表面，視需要附著含有金屬氧化物之金屬氧化物膜。該金屬氧化物包含TiO2
、CeO2
、ZnO2
、SnO2
、ZrO2
之至少1種。
對金屬氧化物膜進行成分調整，以吸收自金屬鹵素燈100放射之紫外線光中之300nm以下之波長成分。
而且，若自金屬鹵素燈100放射光，則附著於外管22之外表面之金屬氧化物膜將吸收300nm以下之波長成分。因此，使對樹脂固化有效之300~430nm波段之紫外線穿透水冷單元200，照射至樹脂等被照射物。
對於使水冷單元200之內管21之直徑為32mm、外管22之直徑為36mm時之金屬鹵素燈100於水冷單元200內保持恆功率之情況加以考慮。水冷單元200之內管21與金屬鹵素燈100之距離，若考慮到水冷單元200之冷卻效率，則最多為2~3mm左右。
具有發光長度為2000mm左右之細長金屬鹵素燈100與水冷單元200之間隔僅為2.25mm左右。於該情形時，設置時即便將金屬鹵素燈100以非接觸狀態安裝於水冷單元200，金屬鹵素燈100亦將因所受熱應力等為原因之經時變化而彎曲。藉此，燈管內之汞便集中於接觸部分內，而導致蒸氣壓下降，並隨之使得燈管電壓下降。
此時，即便金屬鹵素燈100彎曲而與水冷單元200接觸，於水冷單元200中亦僅接觸形成於金屬鹵素燈100之凸起17。藉此，可減輕對放電容器11之局部性冷卻。
可藉由設置凸起17，而使實驗值中長度超過2000mm之金屬鹵素燈100中，避免點亮時之熱引起之凸起17之變形時之金屬鹵素燈100與水冷單元200之內管21進行緊密接觸，從而可確保與設計相符之電氣特性。
凸起17之前端由於呈尖塔狀或帶弧度之形狀，故而即便與水冷單元200接觸，亦可極力減少與水冷單元200之內管21之接觸面積。因此，可抑制放電容器11之特定部分中之溫度下降。
藉此，即便用於水冷方式之冷卻單元，亦可利用細長之金屬鹵素燈。
圖9係用以對圖5、圖6中說明之凸起17沿著放電容器11之周面方向形成複數個時之金屬鹵素燈100，適用於具備水冷式冷卻機構之紫外線照射裝置時之其他實施例進行說明之相當於圖8的剖面圖。
於該情形時，無論放電容器11之彎曲方向如何均可使放電容器11之凸起17與冷卻單元200可靠接觸。
又，使上述凸起17沿著放電容器11之長度方向設置複數處，藉此無論放電容器11之長度方向之彎曲位置如何，均可使放電容器11之凸起17與冷卻單元200可靠接觸。
10．．．放電空間
11．．．放電容器
17．．．凸起
21．．．內管
22．．．外管
23a、23b．．．連接管
24．．．冷卻液
41a、41b．．．間隔件
100．．．金屬鹵素燈
121、122．．．電極
131、132．．．內引線
141、142．．．金屬箔
151、152．．．插座
161、162．．．引線
200．．．水冷單元
圖1係用以說明該發明之金屬鹵素燈之一實施例的基本構造圖；
圖2係圖1之主要部分之放大圖；
圖3係圖1之I-I'線剖面圖；
圖4係用以對該發明之金屬鹵素燈之其他實施例進行說明之相當於圖3之剖面圖；
圖5係用以對該發明之金屬鹵素燈之另一其他實施例進行說明之相當於圖2的放大圖；
圖6分別係圖5之IIa-IIb、IIc-IId、IIe-II線之剖面圖；
圖7係用以對該發明之金屬鹵素燈用於紫外線照射裝置之實施例進行說明的系統構成圖；
圖8係圖7之III-III'線之剖面圖；及
圖9係用以對該發明之金屬鹵素燈用於紫外線照射裝置之其他實施例進行說明之相當於圖8的剖面圖。
10．．．放電空間
11．．．放電容器
17．．．凸起
121、122．．．電極
131、132．．．內引線
141、142．．．金屬箔
151、152．．．插座
161、162．．．引線
Claims (8)
- 一種金屬鹵素燈，其特徵在於包含：氣密容器，其係以紫外線穿透性材料所製，且具備具有氣密性之放電空間；一對放電用之電極，其等係對向配置於上述氣密容器之軸向之該氣密容器內；封入物，其為於上述放電空間內維持電弧放電之狀態而包含充分量之稀有氣體、汞、鹵化金屬；及凸起，其一體形成於上述氣密容器之長度方向之中央部，且於形成有用以將上述封入物導入上述氣密容器內之管痕時，上述凸起高於該管痕之高度。
- 如請求項1之金屬鹵素燈，其中上述凸起於上述氣密容器之長度方向之外表面設置至少一處。
- 如請求項1之金屬鹵素燈，其中上述凸起係上述氣密容器側較粗，前端較細者。
- 如請求項1之金屬鹵素燈，其中上述凸起之前端為尖塔或圓弧形狀。
- 如請求項1之金屬鹵素燈，其中上述凸起於上述氣密容器之周面方向形成有複數個。
- 如請求項5之金屬鹵素燈，其中形成有複數個之上述凸起係形成於與軸向同一線上不同之位置。
- 如請求項1之金屬鹵素燈，其中上述氣密容器配置於水冷式冷卻單元內。
- 如請求項7之金屬鹵素燈，其中上述氣密容器係以使上 述凸起不接觸於上述水冷式冷卻單元之方式配置於上述水冷式冷卻單元內。
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