專利名稱：金屬鹵化物燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照射紫外線而用于涂料硬化或功能性高分子膜的光反應(yīng)等的、尤
其適于水冷式的金屬鹵化物燈，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及一種在使水冷式金屬鹵化物燈點(diǎn)亮?xí)r對(duì)電極附近的黑化予以抑制的技術(shù)。
背景技術(shù)：
日本特開(kāi)平8-148121 (現(xiàn)有技術(shù)1)的在放電空間的兩端密封安裝有電極的紫外線照射燈，被保持在由內(nèi)管和外管構(gòu)成的雙層管型水冷套內(nèi)。在放電空間內(nèi)，添加水銀和惰性氣體，并添加鐵、錫、鉈等金屬鹵化物中的至少一種。并且在1至io氣壓左右的水銀蒸氣中進(jìn)行電弧放電，將金屬化合物封入，實(shí)現(xiàn)寬幅的長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域的發(fā)光。 上述的專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，是一種電極間距離為1000mm以上的所謂長(zhǎng)電弧的Fe(鐵)系金屬鹵化物燈。這種金屬鹵化物燈，為了延長(zhǎng)燈的壽命，需要進(jìn)行冷卻，故采用的是進(jìn)行可靠冷卻的水冷式。在水冷式的情況下，必須對(duì)燈的電極附近的放電空間的外表面涂敷保護(hù)膜以使得電極溫度不會(huì)下降，但在燈點(diǎn)亮中，保護(hù)膜飛散，會(huì)弄臟水冷套，所以不能進(jìn)行涂敷。 因此，封入的鐵與作為電極主成分的鎢產(chǎn)生合金化成為低熔點(diǎn)，與鎢合金化的鐵合金量越增加，點(diǎn)燈中的鐵越容易侵蝕石英玻璃而產(chǎn)生黑化。發(fā)光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越要增加鐵的封入量，因此，存在著發(fā)光波長(zhǎng)長(zhǎng)則黑化就更明顯的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬鹵化物燈，其通過(guò)限制鎢電極與被封入于放電空間的鐵的量，即使在一邊采用水冷式進(jìn)行冷卻一邊使其點(diǎn)燈的環(huán)境下也能抑制電極附近的黑化。


圖1是對(duì)本發(fā)明金屬鹵化物燈一實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明用的基本結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1主要部分的放大圖。
圖3是圖1的Ia-Ib線剖視圖。 圖4是用來(lái)說(shuō)明鐵相對(duì)于鎢的合金量狀態(tài)與熔點(diǎn)溫度的關(guān)系的說(shuō)明圖。 圖5是用于說(shuō)明鐵的含有量對(duì)黑化頻度、特定波長(zhǎng)強(qiáng)度的影響的關(guān)系的說(shuō)明圖。 圖6是對(duì)將本發(fā)明的金屬鹵化物燈用于具有水冷式冷卻機(jī)構(gòu)的紫外線照射裝置
時(shí)的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖7是圖6的IIb-IIb線剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明用的最佳形態(tài)。
圖1 圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的金屬鹵化物燈的一實(shí)施形態(tài)的圖，圖1是基本結(jié)構(gòu)圖，圖2是圖1主要部分的放大圖，圖3是圖1的Ia-Ib線剖視圖。 在圖1中，在具有紫外線穿透性的石英玻璃制的、形成有放電空間10的氣密容器11的長(zhǎng)度方向兩端的內(nèi)部，隔開(kāi)間隔地配置有例如由鎢材料形成的電極121、122。氣密容器11由例如外徑小為27. 5mm、壁厚m為2. 25mm、發(fā)光波長(zhǎng)L為2000mm的單層管構(gòu)成。
電極121、122分別通過(guò)內(nèi)引線131、132焊接在鉬箔141、142的一端上。未圖示的外引線的一端焊接在鉬箔141U42的另一端上。對(duì)氣密容器11的內(nèi)引線131U32至外引線一端的氣密容器11進(jìn)行加熱，將鉬箔141U42的一部分密封。 另外，鉬箔141、142，只要是與形成氣密容器11的石英玻璃的熱膨脹率相近的材料即可，但作為適于此條件的材料，使用一般性的鉬。 —端分別與鉬箔141U42連接的外引線，在具有耐熱性和絕緣性的例如陶瓷制的插頭151U52的內(nèi)部對(duì)其電氣連接的供電用的導(dǎo)線161U62絕緣密封，并與未圖示的電源電路連接。 在氣密容器11內(nèi)，作為封入物而封入有維持電弧放電用的惰性氣體即足夠量的氬氣1. 3kPa，并封入水銀和使得發(fā)出紫外線光用的金屬即鐵、碘化滎、錫。
作為用于使紫外線發(fā)光的金屬，也可以以溴化汞來(lái)代替碘化汞，以鉈來(lái)代替錫。也可封入鐵和錫、銦、鉍、鉈、錳中的至少二種。 如圖2所示，在電極121與122間的氣密容器11的外表面，一體地形成頂端為尖塔或帶有圓形形狀的突起17。突起17在氣密容器11的周面方向至少有一個(gè)，但也可如圖3所示那樣形成多個(gè)。突起17在被安裝的狀態(tài)下至少要處于下側(cè)的位置。在形成多個(gè)突起17的場(chǎng)合，突起17不必形成在同一圓周圈上，也可是偏離同一圓周圈的位置。此外，在氣密容器11的長(zhǎng)度方向上的至少一個(gè)部位形成突起17。在多個(gè)部位形成突起17時(shí)，也可以不在軸向的同一條線上。 突起17區(qū)別于將惰性氣體等封入物封入在氣密容器11內(nèi)用的被稱為尖端部分的
排氣管痕(排気管痕)。所設(shè)置的突起17離開(kāi)氣密容器11外周面的高度比排氣管痕的高
度高。另外，通過(guò)利用氣密容器ll的密封部分，排氣管痕不一定需要，可將其取消。 由于突起17的高度規(guī)定取決于與燈的水冷冷卻機(jī)構(gòu)的位置關(guān)系，因此不特別規(guī)
定，但考慮到不應(yīng)與冷卻機(jī)構(gòu)接觸，不應(yīng)影響到其他特性，最好是1 3mm左右。 通過(guò)在氣密容器11表面形成突起17，當(dāng)發(fā)生冷卻機(jī)構(gòu)與氣密容器11接觸的位置
關(guān)系時(shí)，氣密容器11通過(guò)突起17而與冷卻機(jī)構(gòu)接觸。由此，能夠抑制氣密容器11局部被
極端冷卻的情況，可抑制容易集中于冷卻部分的氣密容器ll的水銀集中?？梢种埔蛩y集
中所產(chǎn)生的蒸氣壓，可控制燈的電壓下降，防止燈的照度下降。 這種結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物燈，當(dāng)將燈電壓2300V、燈電流10. 3A和電位梯度D 11. 5V/
cm供給于電極121U22時(shí)，可發(fā)出在365nm附近具有高發(fā)光強(qiáng)度的紫外線。 圖4是用來(lái)說(shuō)明鐵(Fe)相對(duì)于鎢(W)的含量不同的合金狀態(tài)與熔點(diǎn)溫度之間關(guān)
系的說(shuō)明圖。 也就是說(shuō)，與鐵成為合金前的W的熔點(diǎn)溫度是341(TC，而FeW(W和Fe合金中Fe含量小)的熔點(diǎn)溫度為1216t:，F(xiàn)e2W(W和Fe合金中Fe含量大)的熔點(diǎn)溫度為1016"，相對(duì)于鎢單體的熔點(diǎn)溫度為1/3左右。因此，當(dāng)熔點(diǎn)溫度變低時(shí)，則鐵含量增加的合金化會(huì)發(fā)展，就會(huì)提早發(fā)生鐵成分所引起的電極附近的黑化現(xiàn)象。 圖5是對(duì)當(dāng)每單位長(zhǎng)度的燈輸入功率為50 160W/cm時(shí)、使鐵相對(duì)于放電空間容 積的封入量M(mg/cc)在0. 001 0. 2之間分5個(gè)階段變化時(shí)的黑化和365nm附近紫外線 強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明用的說(shuō)明圖。 從圖5中可知，鐵的封入量M(mg/cc)為0. 001，雖然不發(fā)生黑化，但紫外光的強(qiáng)度 不符合標(biāo)準(zhǔn)。鐵的封入量M(mg/cc)多到O. 16或0.2時(shí)，雖然紫外光的強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但發(fā) 生了黑化。 鐵的封入量M(mg/cc)分別為0. 002、0. 003、0. 15時(shí)，既不發(fā)生黑化，紫外光的強(qiáng)度 也符合標(biāo)準(zhǔn)。 因此，若將鐵相對(duì)于放電空間容積的封入量M(mg/cc)設(shè)在0.2，則鐵就積蓄在 燈冷卻時(shí)燈的最冷部即電極周邊而產(chǎn)生黑化。通過(guò)將相對(duì)于放電空間容積的鐵的封入量 M(mg/cc)設(shè)在0. 15，就可防止黑化。 如圖4所說(shuō)明，相對(duì)于放電空間容積的鐵的封入量M(mg/cc)越多，鎢電極的鐵的 合金量就增加。電極的熔點(diǎn)溫度隨之下降，就會(huì)發(fā)生點(diǎn)燈中在電極附近的氣密容器ll內(nèi)蒸 氣化的鐵侵蝕氣密容器11而引起的黑化現(xiàn)象。 由此得知，限制鐵的封入量M(mg/cc)，可防止氣密容器11的電極121、122附近的 黑化現(xiàn)象，可確保所放射的紫外線的強(qiáng)度。 如此，當(dāng)每單位長(zhǎng)度的燈輸入功率為50 160W/cm時(shí)，將鐵相對(duì)于放電空間容積 的封入量做成0. 002《M《0. 15的關(guān)系，可抑制黑化。抑制黑化，換言之，就是抑制紫外線 強(qiáng)度的下降，就有助于延長(zhǎng)燈的使用壽命。 圖6、圖7是對(duì)將本發(fā)明的金屬鹵化物燈用于具有水冷式冷卻機(jī)構(gòu)的紫外線照射 裝置時(shí)的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明用的示圖，圖6是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖7是圖61Ia-IIb線剖視圖。
紫外線照射裝置由金屬鹵化物燈100和水冷單元200構(gòu)成。金屬鹵化物燈100和 水冷單元200，由安裝在金屬鹵化物燈100的插頭151、152上的隔板25a、25b定位成相隔規(guī) 定間隔。 水冷單元200由圓筒狀的石英玻璃等透明材料形成，具有內(nèi)管21和設(shè)在其外側(cè)的 外管22，構(gòu)成雙層管結(jié)構(gòu)。金屬鹵化物燈100被包在內(nèi)管21內(nèi)。 水冷單元200通過(guò)設(shè)在外周端部的連接管23a、23b從外部來(lái)循環(huán)水等的冷卻液 24。如圖7所示，從連接管23a輸入低溫度的冷卻液24，從連接管23b將因?qū)饘冫u化物燈 100進(jìn)行冷卻而再被加熱的冷卻液24排出。在通過(guò)內(nèi)管21、外管22間的過(guò)程中，被金屬鹵 化物燈100加熱的排出液體，例如被冷卻再?gòu)倪B接管23a輸入，從而對(duì)冷卻液24進(jìn)行再次 利用。 在外管22的外表面被覆有含金屬氧化物的金屬氧化物膜。這種金屬氧化物可考 慮為氧化鈦(Ti02)、氧化鈰(Ce02)、氧化鋅(Zn02)、氧化錫(Sn02)、氧化鋯(Zr02)，由這些金 屬氧化膜中的至少一種以上構(gòu)成。金屬氧化物膜成分被調(diào)整成吸收由金屬鹵化物燈100放 射的光中300nm以下的波長(zhǎng)成分。 并且，當(dāng)從金屬鹵化物燈100放射紫外光時(shí)，被覆在外管22外表面上的金屬氧化 物膜吸收300nm以下的波長(zhǎng)成分。因此，使對(duì)于樹(shù)脂硬化有效的300 430nm的波長(zhǎng)區(qū)域 的紫外線穿透水冷單元200，照射到樹(shù)脂等的被照射物上。
5
但考慮的是使水冷單元200的內(nèi)管21直徑為32mm、外管22直徑為36mm時(shí)的金屬 鹵化物燈100在水冷單元200內(nèi)功率恒定的情形。 這里使用的金屬鹵化物燈，即使是水冷式也能抑制黑化，因此可延長(zhǎng)燈的使用壽 命，可提高紫外線照射裝置的維護(hù)保養(yǎng)性。
權(quán)利要求
一種金屬鹵化物燈，其特征在于，具有由紫外線穿透性的材料形成具有氣密性的放電空間的氣密容器；封裝在所述氣密容器內(nèi)、在所述放電空間相對(duì)配置的一對(duì)耐火性金屬制的放電電極；以及由足以在所述放電空間維持電弧放電的量的惰性氣體、水銀和鐵及鹵素所構(gòu)成的封入物，所述封入物的鐵的封入量M(mg/cc)相對(duì)于所述放電空間的容積作成0.002≤M≤0.15的關(guān)系。
2. 如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述氣密容器配置在水冷管單元內(nèi)，所述水冷管單元使冷卻液在由內(nèi)管和外管構(gòu)成的冷卻管的內(nèi)管與外管間流動(dòng)并進(jìn)行冷卻。
3. 如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，在所述氣密容器的外周，無(wú)論有無(wú)使所述封入物導(dǎo)入的管痕而一體地形成有突起。
4. 如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述突起在形成有所述管痕的場(chǎng)合形成得比該管痕高。
5. 如權(quán)利要求1所述的金屬鹵化物燈，其特征在于，所述突起沿?zé)舻拈L(zhǎng)度方向設(shè)置有多個(gè)。
全文摘要
一種金屬鹵化物燈，在紫外線穿透性的石英玻璃制的、具有氣密性放電空間(10)的氣密容器(11)內(nèi)的軸向，將一對(duì)放電用的電極(121、122)相對(duì)配置。在放電空間(10)內(nèi)封入由足以維持電弧放電狀態(tài)的量的惰性氣體、水銀和使適量紫外光發(fā)光的鐵及鹵素構(gòu)成的封入物。每單位長(zhǎng)度的燈輸入功率為50～160W/cm時(shí)，作為封入物的鐵的封入量M(mg/cc)相對(duì)于放電空間(10)的容積設(shè)定成0.002≤M≤0.15關(guān)系的數(shù)值。通過(guò)做成這種結(jié)構(gòu)，可限制鐵相對(duì)于每個(gè)放電空間(10)容積的含量，由此來(lái)抑制水冷式金屬鹵化物燈電極附近的黑化。
文檔編號(hào)H01J61/04GK101752189SQ20091014156
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者田內(nèi)亮彥, 藤岡純 申請(qǐng)人:哈利盛東芝照明公司