長弧型放電燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及長弧型放電燈，尤其是涉及使用稀土類氧化物作為電極的電子放射性物質(zhì)的長弧型放電燈。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來，在塑料的表面改性、光化學(xué)氣相沉積(CVD)、光灰化、紫外線固化等產(chǎn)業(yè)界廣泛地利用紫外線，長弧型金屬鹵化物燈等的長弧型放電燈被用于此種用途。
[0003]在該種長弧型放電燈中使用的電極需要同時具備放出電子的特性和即使高溫下也難于消耗、變形的特性。作為滿足這些特性的電極材料，大多使用含有氧化釷(Th02)的鎢(敷釷鎢:ThW)。
[0004]這是由于敷釷鎢(ThW)具有如下的特性:由于敷釷鎢的功函數(shù)較低為2.6eV，能夠在低電壓放出電子，因此氧化釷作為電子放射性物質(zhì)(發(fā)射體)有效地發(fā)揮功能，并且在使燈放電時能夠長時間穩(wěn)定地工作。
[0005]然而，釷作為放射性物質(zhì)為法律限制的對象，對于其管理和操作需要慎重地考慮，因此期望替代釷的代替物質(zhì)。
[0006]作為替代此釷的代替物質(zhì)，提出使用稀土類元素以及其化合物的物質(zhì)。稀土類元素的功函數(shù)較低并且稀土類元素是在電子放射上優(yōu)異的物質(zhì)，因此作為釷的代替物質(zhì)而被期待。
[0007]在日本特開2009-259790號公報(專利文獻1)中，公開了使作為電極材料的鎢附加地含有氧化鑭(La203)、氧化鈰(Ce02)等作為發(fā)射體的長弧型放電燈。
[0008]然而，氧化鑭(La203)等稀土類氧化物與氧化釷(Th02)相比由于蒸氣壓較高而比較易于蒸發(fā)。因此，在替代氧化釷而使用稀土類氧化物作為陰極含有的發(fā)射體的情況下，產(chǎn)生該稀土類氧化物過度地蒸發(fā)而較快地枯竭的情形。由于該發(fā)射體的枯竭，會喪失陰極的電子放射功能，進而發(fā)光管端部較快產(chǎn)生黑化，有效發(fā)光長度減少。并且，存在較快地產(chǎn)生電極的變形而導(dǎo)致產(chǎn)生閃爍并使燈壽命變短的問題。
[0009]另外，還存在由于發(fā)射體蒸發(fā)的増加而使電極前端周圍的管壁白濁并變得不透明的缺陷。
[0010]因此，在將釷以外的稀土類氧化物作為發(fā)射體物質(zhì)使用的放電燈中，實際情況是仍然存在點亮?xí)^快地變得不穩(wěn)定等問題。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0012]專利文獻
[0013]專利文獻1:日本特開2009-259790號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的課題
[0015]本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點，提供一種長弧型放電燈，在長條形的具有紫外線透過性的發(fā)光管內(nèi)相對配置一對電極，并且封入稀有氣體和作為發(fā)光物質(zhì)的金屬，在所述電極中含有稀土類氧化物，被交流點亮，所述長弧型放電燈能夠抑制發(fā)射體(電子放射性物質(zhì))的較快枯竭，防止發(fā)光管的黑化、白濁，能夠得到長時間穩(wěn)定的點亮。
[0016]用于解決課題的手段
[0017]為了解決上述課題，本發(fā)明的長弧型放電燈的特征在于，在將燈電流的平均值設(shè)為I (安培:A)，將距電極前端3mm為止的體積設(shè)為V(mm3)時，滿足0.4彡(I/V)彡1.0。
[0018]并且，其特征在于，所述長弧型放電燈在穩(wěn)定點亮模式和待機點亮模式之間進行切換而被點亮。
[0019]并且，其特征在于，封入所述發(fā)光管的金屬是汞以外的金屬。
[0020]并且，其特征在于，封入所述發(fā)光管的稀有氣體的點亮前的壓力為6.6k?53.2kPa(50 ?400Torr)。
[0021]發(fā)明效果
[0022]根據(jù)該發(fā)明的長弧型放電燈，對于燈電流的平均值(I)，使電極的前端附近的每單位體積(V)的電流值(I/V)適當，從而能夠確保實用的燈壽命。
[0023]S卩，若I/V的值不足0.4，則電極整體的溫度過于下降，難以從電極均勻地放出熱電子，而僅從電極的一部分產(chǎn)生電弧。因此僅在電弧產(chǎn)生的部位溫度局部地上升，在此部分發(fā)射體枯竭，此后由于鎢的蒸發(fā)而導(dǎo)致出現(xiàn)黑化。此外，也存在產(chǎn)生燈的中途熄滅的情況。
[0024]另一方面，若I/V的值超過1.0，則電極整體的溫度過于上升，發(fā)射體從電極蒸發(fā)，而成為發(fā)光管的白濁的原因。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的長弧型放電燈的剖面圖。
[0026]圖2是圖1的主要部分的放大剖面圖。
[0027]圖3是電極的軸方向的溫度分布。
[0028]圖4是表示通常點亮模式和待機點亮模式的燈電流的圖表。
[0029]圖5是表示與距電極前端向發(fā)光管中央側(cè)的距離相對應(yīng)的相對照度的圖表。
[0030]標號說明
[0031]1 長弧型放電燈
[0032]2 發(fā)光管
[0033]3 密封部
[0034]4 電極
[0035]5 金屬箔
[0036]6 間隔玻璃
[0037]7 外部引線
[0038]8 供電線
【具體實施方式】
[0039]本發(fā)明中的交流點亮方式的長弧型放電燈的整體結(jié)構(gòu)為圖1所示的結(jié)構(gòu)，長弧型放電燈1在石英玻璃等具有紫外線透過性的發(fā)光管2的兩端具備密封部3，在該發(fā)光管2內(nèi)隔著預(yù)定的距離、例如500mm相對配置一對電極4、4。
[0040]并且，在所述發(fā)光管2內(nèi)封入稀有氣體和作為發(fā)光物質(zhì)的金屬。封入的金屬為例如汞(Hg)、鐵(Fe)、鋅(Zn)、鎵(Ga)等金屬，可以是其一種或者混合二種以上。
[0041]如圖2所詳細表示的那樣，在本實施例中，上述電極4的非發(fā)光空間側(cè)的后端4c形成為扁平形狀，并在其后方端部設(shè)置有與該電極后端4c的形狀匹配地設(shè)為扁平形狀的石英玻璃部件來作為間隔玻璃6。
[0042]在密封部3內(nèi)，在所述電極4的扁平后端4c的上下面通過焊接等接合的2片金屬箔5、5沿著間隔玻璃6的上下表面延伸，并在其后方端部與外部引線7連接。該外部引線7向發(fā)光管2的外部突出，與圖1的供電線8連接。
[0043]所述電極4將鎢作為母材，并含有稀土類氧化物。作為稀土類氧化物，具有例如鑭的氧化物即氧化鑭(La203)、鈰的氧化物即氧化鈰(Ce02)、釔的氧化物即氧化釔(Y203)等。這些稀土類氧化物作為電子放射性物質(zhì)(發(fā)射體)而發(fā)揮功能。
[0044]稀土類氧化物的重量比優(yōu)選在0.05重量百分比?1重量百分比的范圍內(nèi)。在0.05重量百分比以下難于使重量比穩(wěn)定地進行制造，在1重量百分比以上由于發(fā)射體的飛散較多，白濁較快地出現(xiàn)，因此無法使用。
[0045]并且，可以在電極4中添加鈦族元素(鈦、錯、鉿)的氧化物。由于鈦族氧化物與稀土類氧化物形成固溶體，因此能夠提高熔點，從而能夠防止發(fā)射體的較快蒸發(fā)。
[0046]另外，在本實施例中，示出電極4是由電極芯線4a和在其前端卷繞的電極線圈4b構(gòu)成。
[0047]在圖3中示出對于如此形成的本發(fā)明的稀土類電極和現(xiàn)有的含有氧化釷的敷釷鎢(ThW)電極從電極前端向軸方向觀察的溫度分布。
[0048]圖3中，用實線(籲)表示稀土類電極，用單點劃線(▲)表示敷釷鎢電極。另外，關(guān)于1_以下的虛線是通過外插各溫度分布曲線來求出的。
[0049]由圖3可知，在這種交流點亮型的長弧型放電燈中，在距電極的前端3mm附近能夠看到溫度分布的拐點，3_以后的溫度基本不會因電極材料而變化。從該情況可知，距前端3mm為止的部分對電子放射、發(fā)射體的蒸發(fā)等特性帶來實質(zhì)的影響。
[0050]因此，本申請發(fā)明人驗證了距電極前端3mm為止的部分的體積V(mm3)與燈電流的平均值(平均電流)I (安培A)的關(guān)系。
[0051]該平均電流I除以電極前端部的體積V所得的值(I/V)大致表示電極前端的電流容量。即，I/V (A/mm3)表示與從放電等離子體向電極前端流入的每單位體積的熱量對應(yīng)的值。
[0052]另外，由于燈被交流點亮，因此作為燈電流的平均值，使用RMS值(有效值)。此夕卜，距電極前端3mm為止的部分的體積V為電極芯線和電極線圈的合計的體積。
[0053]可是，存在使上述長弧型放電燈在穩(wěn)定點亮模式和待機點亮模式之間進行切換而點殼的裝置。
[0054]為了降低電力消耗，存在重復(fù)切換如下兩種點亮模式而使該種處理裝置的長弧型放電燈點亮的情況:穩(wěn)定點亮模式，對被照射物(工件)進行紫外線照射；以及待機點亮模式，在進行被照射物的更換時等非照射時降低輸入電流。
[0055]在該情況下，取穩(wěn)定點亮模式時的燈電流和待機點亮模式時的燈電流的時間平均，將其值作為I即可。
[0056]在圖4中表示求出其平均電流的方法。
[0057]在圖4中，將穩(wěn)定點亮模式時的燈電