CN101711083B - 点灯装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及点灯装置，在外管的内部设有放电管，外管的内径与放电管的外径大约相等，而在外管与放电管的至少一部分接触的高压放电灯中，抑制利用表面温度的不均等所产生的照度不均匀。高压放电灯(10)是由放电管(11)与外管(20)所构成，通过将交流电压从供电部(1)施加于高压放电灯(10)的一对电极(16)进行点灯。点灯时，通过在冷却水流路(65)内循环冷却水(W)，高压放电灯(10)是被冷却，供电部(1)是以稳定点灯频率f1的驱动信号来驱动倒相器而将灯(10)予以点灯，惟在产生照度不均匀之前，将可解决照度不均匀的频率转换成比频率还要低的频率f2的驱动信号而将灯(10)予以点灯。由此，解决稳定点灯时所产生的阳离子的密度分布不均匀，而可抑制照度分布成为不均匀的情形。

Description

点灯装置

技术领域

本发明涉及一种具有两端被密封，在内部相对配置有一对电极，而且至少封入有金属的放电管，及设于放电管的外方的外管的高压放电灯的点灯装置。 

背景技术

在例如粘接剂等的树脂的硬化处理或印刷基板等的曝光处理中，作为紫外线光源，例如使用着高压放电灯(紫外线照射灯)。 

该高压放电灯(紫外线照射灯)是在灯点灯时会成为高温，而如专利文献1所述地，被冷却。 

在专利文献1，记载着在放电管(以下，在专利文献1中为发光管)的外方设置双重管构造的水冷套，而在发光管与水冷套内管之间流着冷却风的技术。 

在图10表示图示于专利文献1的图1的光源。如同图所示地，具备紫外线照射灯101与水冷套102及水冷套两端的端盖103a、103b。紫外线照射灯101将一对电极密封于直管状石英玻璃制发光管106的两端，而在内部封装稀有气体与水银及金属卤化物。 

水冷套102是圆筒状石英玻璃等的透明材料所成，成为内管121与外管122所成的双重管构造，而且，通过设于两端外周连接管123a、123b，冷却水104从外部循环套内，而经由空气层进行冷却近接的发光管106，同时吸收从灯101所放射的热。 

在水冷套102一方的端盖103a设有冷气的通风口131，而在另一方的端盖103b设有排气口132。并且，从外部有冷却风105以箭头所示地从通风口131进到水冷套102的内侧，流在发光管106与水冷套102的内管121的空间，从发光管表面夺取热而冷却发光管106。 

由专利文献1的段落号码[0011]所述的数值例，专利文献1所述，可读取例如发光管106的外径是24mm，水冷套的内管121为26mm，而两者之 间隙为1mm(＝1000μm)。 

在图10(b)表示以垂直于管轴方向的平面切剖专利文献1所述的发光管106与内管121的断面图。 

在专利文献1所述的冷却，因未能充分地冷却高压放电灯(紫外线照射灯)，因此在最近被开发了专利文献2所述的技术。 

专利文献2所述内容，为将高压放电灯作为双重管构造，而近接放电管与位于其外方的外管之间隙，通过流在外管外周的冷却水，作成提高对放电管的冷却效果。 

在图11表示图示于专利文献2的光照射装置的断面构成，而在图12表示图示于图11的光照射装置的放电管与外管的断面构成。另外，图12(b)是表示图12(a)的B-B线断面图。 

该光照射装置是作为光源具备高压放电灯10。高压放电灯10是由全体为棒状的放电管11，及该放电管11配置于内部的例如石英玻璃所成的外管20所构成。 

放电管11是在两端被密封的例如石英玻璃所成的直管状的内管12内部，分别相对配置有例如钨所成的一对棒状的电极16，各电极16经由气密地埋设于形成在内管12的棒状的密封部13的例如钼所构成的金属箔17电连接于比密封部13外端朝轴方向外方突出所延伸的外部导线18。 

在高压放电灯10的放电管11与外管20之间的空隙，形成有空气层或是利用适当的气体所作的气体层。 

该光照射装置具有：沿着上述高压放电灯10的管轴延伸地所设置，而在与高压放电灯10的外周面之间形成冷却水W所流过的冷却水流过的冷却水流路65的圆筒状冷却套60，及配置于高压放电灯10及冷却套60的两端的内部空间连通于高压放电灯10与冷却套60之间的冷却水流路65的冷却水供应流路形成构件61及冷却水排出流路形成构件62所构成的冷却机构。 

并且，在对于光照射方向(在图11，下方向)的高压放电灯10的背面侧，例如断面具有抛物状反射面71的槽状反射镜70，为其第1焦点与高压放电灯10的中心(连结高压放电灯10的一对电极16的中心的直线)一致的状态下，沿着高压放电灯10延伸地所配置，从高压放电灯10所放射的光直接地或是利用反射镜70所反射而作为平行光，经由被保持在光罩幕75 的罩幕M，照射在被载置于工件平台76上的涂布有例如光阻等的感光剂的液晶面板或半导体元件等的工件77。 

在上述光照射装置中，在点灯高压放电灯10时，通过未图示的适当的冷却水供应机构(泵)供应有冷却水W。 

所供应的冷却水W，是流过形成于高压放电灯10与冷却套60之间的冷却水流路65内，流过高压放电灯10的壁面，具体而言沿着外管20的外周面朝轴方向流过而冷却高压放电灯10全体之后，经由冷却水排出流路形成构件62被排出。 

在这些高压放电灯的放电管内，Hg，或与Hg一起封入有Fe、Tl、Sn、Zn、In等的阳离子，这些在灯点灯中被激励而光被放射。 

专利文献1：日本特开平06-267512号公报 

专利文献2：日本特开2008-146962号公报 

发明内容

减小放电管，及与冷却水流在外周面的外管之间的平均间隙，亦即，减小放电管的外径与外管的内径的相差，例如将平均间隙作为100μm以下，则放电管的长度方向的照度分布成为不均匀(所谓照度不均匀)的情形。此为在专利文献1所述者的情形，不会发生。 

本发明人等的专心检讨的结果，可知该情形为起因于将间隙作成比专利文献1记载的还要小。 

具体而言，构成放电管与外管的构件是玻璃构件，因而其外面形状是起伏地不均匀，所以，放电管与外管之间隙，是例如受到±100μm的变动，平均间隙为例如100μm以下时，则其间隙成为变动100％以上。 

亦即，放电管与外管是有些地方有抵接的部分，而在其他部位成为存在例如200μm以下之间隙。若将冷却水流在外管的外周面，则放电管为抵接部分有良好的热传导性，而有效率地被冷却，对此间隙为200μm的部分是热传导性比抵接部分不好，而无法有效率地被冷却。在放电管的长边方向，也产生效率优异地被冷却的部分，与未被冷却部分。 

在放电管的内部，封入有Hg，或是与Hg一起封入有Fe、Tl等的阳离子。这些阳离子是在热平衡状态又温度低的部分，密度变高，而在温度高 的部分密度变低之故，因而专利文献2所述的高压放电灯的情形，在其长度方向，有效率地被冷却部分会使得阳离子的密度变高，而在未被冷却的部分，则密度变低。如此地在放电管内的长度方向会使得阳离子的密度分布成为不均匀，而会把照度分布成为不均匀(照度不均匀)。 

另外，专利文献1的情形，平均间隙为1000μm，通过放电管与外管的外面形状有起伏，即使其间隙受到例如±100μm的变动，其间隙的变动也不过是10％左右。所以，专利文献1所述的高压放电灯，是在其长度方向的冷却分布几乎不会发生，也不会有照度分布成为不均匀(照度不均匀)的情形。 

本发明是鉴于上述情况而创作，本发明的目的在于提供具备放电管，及设于其外方的外管，在外管的内径与放电管的外径几乎相等，而外管与放电管的至少一部分接触的高压放电灯中，抑制照度不均匀的点灯装置及点灯方法。 

在本发明中，进行如下处理来解决上述课题。 

(1)具备两端被密封，在内部相对配置有一对电极，而且至少封入有金属所成的全体为棒状的放电管，及设于该放电管的外方的外管，外管的内径与放电管的外径大约相等，外管与放电管有些地方接触，而外管的内径与放电管的外径的相差的平均值为如100μm左右的高压放电灯，及沿着该高压放电灯的管轴延伸地设置，而在与高压放电灯的外管之间形成冷却水所流过的流路的流路形成构件；及电连接于该一对电极而供电于上述高压放电灯的供电部所构成的点灯装置，而如下地构成供电部。 

亦即，生成具有用以点灯上述高压放电灯的稳定点灯频率f1的第1信号，及具有比用以解决上述高压放电灯的照度不均匀的该稳定点灯频率f1还要低的频率f2的第2信号的信号生成机构；及选择性地输出上述第1信号或第2信号的转换机构；及通过上述第1信号或第2信号所驱动，并将频率f1或频率f2的交流电压供应于上述高压放电灯的倒相电路所构成。如此，以稳定点灯频率f1进行点灯高压放电灯，而在发生照度不均匀之前，转换成可解决照度不均匀的频率比其还要低的频率f2而进行点灯灯10。 

(2)在上述(1)中，上述转换机构具有定时机构，通过该定时机构，将频率f1的交流电压供应于放电灯开始经第1预定时间后，将供应于上述 高压放电灯的交流电压的频率从f1降低至f2，而在第2预定时间的期间将上述频率f2的交流电压供应于上述高压放电灯。 

(3)在上述(1)、(2)中，稳定点灯频率f1[Hz]与频率f2[Hz]的关系，是f2≤0.3f1。 

(4)在上述(1)、(2)、(3)中，在被封入于上述放电管内的金属含有水银，上述稳定点灯频率f1[Hz]，是将被封入于放电管的水银密度[mg/cm³]作为Hg，而将电极间距离[m]作为AL时，则作为fl＜(Hg/30) ^-0.33×250/AL。 

在本发明中，可得到以下的效果。 

(1)生成具有稳定点灯频率f1的第1信号，及具有用以解决照度不均匀的f1低的频率f2的第2信号，而作成转换上述第1信号与第2信号进行点灯高压放电灯，因而可解决稳定点灯时所发生的阳离子的密度分布不均匀，可抑制照度分布成为不均匀(照度不均匀)的情形。 

亦即，转换成比频率f1还要低的频率f2，就可把阳离子拉向一方的电极侧，而可解决在稳定点灯频率f1进行点灯时所发生的阳离子的密度分布不均匀，并可抑制由此所作的照度不均匀。 

(2)使用定时机构，通过转换供应于上述高压放电灯的交流电压的频率，以较简单构成的机构，在实用上无妨碍程度地，可抑制照度分布不均匀(照度不均匀)。 

(3)通过将稳定点灯频率f1[Hz]与频率f2[Hz]的关系作成f2≤0.3f1，可有效地解决照度不均匀的不均匀。 

(4)稳定点灯频率f1[Hz]是将被封入在放电管的水银密度[mg/cm³]作为Hg，而将电极间距离[m]作为AL时，作成f1＜(Hg/30)^-0.33×250/AL，由此可抑制音响共鸣，可抑制利用气体分布或发生离子的粗密驻波所作的色不均匀。 

附图说明

图1是表示本发明的实施形态的高压放电灯的构成的概略断面图。 

图2是表示图1的A-A线断面图。 

图3是表示本发明的实施形态的高压放电灯的构成的概略断面图。 

图4是表示本发明的第1实施形态的供电部的详细构成图。 

图5是表示图示于图4的控制部的驱动电路的详细图。 

图6是表示控制部的动作的流程图。 

图7是表示用以说明控制部的动作的时序图。 

图8是表示本发明的第2实施形态的供电部的构成图。 

图9是表示使用于实验的光照射装置的构成及测定位置与照度的图式。 

图10是表示习知的光源的构成的图式。 

图11是表示习知的光照射装置的构成的图式。 

图12是表示图示于图11的光照射装置的放电管与外管的图示。 

(主要元件符号说明) 

1：供电部，2：升压整流电路，2a：交流电源，2b：控制电路，3：全桥接型倒相电路，4：起动电路，5：控制部，5a：基本频率振荡电路，5b：定时电路，5c：低频率振荡电路，5d：驱动电路，5e：比较电路，5f：反馈控制电路，10：高压放电灯，11：放电管，12：内管，13：密封部，16：电极，17：金属箔，18：外部导线，20：外管，60：冷却套，61：冷却水供应流路形成构件，62：冷却水排出流路形成构件，63、64：123锁紧部，65：冷却水流路，70：反射镜，75’罩幕平台，76：工件平台，77：工件，T1：升压变压器，D1：极体，C1：平滑电容器，C2：电容器，LL1、LL3：线圈，S1：开关元件，SL：转换电路，DD1：延迟电路，PS1、PS2、PS3：照度计，W：冷却水，M：罩幕，Q1～Q4：开关元件，L1～L8：逻辑电路。 

具体实施方式

首先，针对于本发明作为对象的光照射装置加以说明。 

本发明的光照射装置，与表示于上述图11同样，具备高压放电灯，并设有在进行灯的点灯时，区划冷却灯的冷却水沿着外管壁面所流过的流路的流路形成构件的构成。 

图1是表示本发明的实施形态的光照射装置的构成的概略断面图，而图2是表示图1的A-A线断面图。 

该光照射装置是具备以高压放电灯10作为光源，高压放电灯10在***通于内部的状态下沿着高压放电灯10的管轴延伸地所设置，在与高压放电灯10的外周面之间具有形成冷却水W所流过的冷却水流路65的流路形成构件的圆筒状冷却套60。 

在高压放电灯10及冷却套60的两端，配置有内部空间连通于高压放电灯10与冷却套60之间的冷却水流路65的冷却水供应流路形成构件61及冷却水排出流路形成构件62，通过这些来构成冷却机构。 

冷却水供应流路形成构件61及冷却水排出流路形成构件62是全体为大致L字形管状，以例如管轴朝水平方向延伸的姿势连接有高压放电灯10及冷却套60。 

并且，通过轴方向内方侧锁紧口部63，例如经由O形环(未图示)保持固定着冷却套60的外周面，而且通过轴方向外方侧的锁紧口部64例如经由O形环(未图示)保持固定着高压放电灯10的外周面。 

冷却套60是通过透射从高压放电灯10所放射的紫外线的材料，例如石英玻璃所构成。 

对于光照射方向(在图1及图2为下方向)，在高压放电灯10的背面侧，以其第1焦点与高压放电灯10的中心(以连结高压放电灯10的一对电极16的中心的直线)一致的状态，沿着高压放电灯10延伸地配置有例如断面具有抛物状反射面71的槽状反射镜70。 

从高压放电灯10所放射的光是直接地或是利用反射镜70被反射而作为平行光，被照射在经由被保持于罩幕平台75的罩幕M而被载置于工件平台76上例如被涂布有光阻等感光剂的液晶面板或半导体元件等的工件77。 

在此，反射面71是通过交互地蒸镀例如二氧化钛及二氧化矽等不相同的反射层所形成的多层膜所形成。 

在高压放电灯10的一对电极16，经由外部导线18电性地连接有供电部1，而将交流电压从供电部1施加于一对电极间，由此，高压放电灯10进行点灯。 

在点灯高压放电灯10时，冷却水W通过未图示的适当冷却水供应机构(泵)被供应。在此，冷却高压放电灯10，是通过以例如5升(L)/min的流量进行循环冷却水W就可达成。 

所供应的冷却水W是沿着高压放电灯10的壁面，具体为沿着外管20的外周面流经被形成于高压放电灯10与冷却套60之间的冷却水流路65内。 

以下针对于上述高压放电灯10加以说明。 

高压放电灯10是外管20的内径与放电管11的外径大约相等，外管20与放电管11有些地方接触，外管与放电管的平均间隙为被构成100μm以下的双重管构造者。 

另外，在此所说的平均间隙是指在装配外管20与放电管11之前，在复数部位测定外管20的内径L4与放电管11的外径L5，而将其相差分量作1/2的平均值，指在有效发光领域的复数部位所测定的电极间的径方向的间隙的平均值的情形。 

例如，外管20的内径L4，如下地求出。 

测定装配外管20与放电管11之前的外管20的外径L1，并测定外管20的厚度较厚处的厚度L2与较薄处的厚度L3，利用L4＝L1-L2-L3，求出外管20的内径L4。 

另外，放电管11的外径L5，是在装配外管20与放电管11之前所测定的放电管11的外径。 

图3是表示本发明的实施形态的高压放电灯的构成的概略断面图。 

与上述图11所表示的同样，该高压放电灯10是在两端被密封的例如石英玻璃所成的直管状内管12的内部，分别相对配置有例如钨所成的一对棒状的电极16，经由气密地埋设于各电极16形成于内管12的棒状密封部13的例如钼所成的金属箔17电连接于从密封部13的外端朝轴方向外方突出所延伸的外部导线18所成的全体为棒状的放电管11，及该放电管11配置于内部的例如石英玻璃所成的外管20所构成。放电管11与外管20的两端部分是经由灯座25通过接着剂24被固定。 

放电管11的密封部13是将例如内管12的构成材料的管体的两端部作成熔融状态而通过减压内部的收缩密封法所形成，作成比放电管11的中央部(相当于发光领域的部分)要小径。 

该高压放电灯10是高压水银灯或是金属卤素灯，在放电管11的内部，例如封入有1mg/mm³以上的水银，而且以适当量封入有氩气体等的稀有气体。另外，与水银(Hg)一起封入有铁(Fe)、铊(Tl)、锡(Sn)、锌(Zn)、 铟(In)等的卤化合物也可以，并且，也有未含有水银(Hg)者。如此，例如放射包含波长为350～450nm的紫外线的光。 

如图1所示，在高压放电灯10的一对电极，电连接有供电部1。 

图4是表示本发明的第1实施形态的供电部的详细构成图。 

供电部1是由：供应有直流电压的升压整流电路2，及连接于升压整流电路2的输出侧并将直流电压变更成交流电压而供应于放电灯10的全桥接型倒相电路3，及在全桥接型倒相电路3与高压放电灯10之间被串联连接于高压放电灯10的线圈LL1、起动线圈LL2及起动电路4，及控制全桥接型倒相电路3的开关元件(例如IGBT)的驱动的控制部5所构成。 

升压整流电路2是被连接于交流电源2a，是由升压变压器T1、整流二极体D1、平滑电容器C1所构成的整流电路，将交流电压转换成直流电压，而将其后的线圈LL3、开关元件S1、二极体D1、电容器C2所构成的升压斩波电路所升压的直流电压供应于全桥接型倒相电路3。 

在升压斩波电路的IGBT或FET等的开关元件S1连接有控制电路2b，通过变更开关元件S1的开关频率及开闭期间，成为可供应所期望的电压。 

全桥接型倒相电路3是由桥接状地连接的IGBT或FET等的开关元件Q1～Q4所构成。全桥接型倒相电路3的开关元件的开闭(ON、OFF)是通过下述的驱动电路所驱动。 

全桥接型倒相电路3的动作，交互地重复开闭开关元件Q1、Q4与开关元件Q2、Q3。当导通开关元件Q2、Q3时，电流流在升压整流电路2→开关元件Q3→线圈LL1→起动线圈LL2→放电灯10→开关元件Q2→升压整流电路2。 

一方面，当开关元件Q1、Q4作成导通时，则将交流矩形波电流经升压整流电路2→开关元件Q1→放电灯10→起动线圈LL2→线圈LL1→开关元件Q4→升压整流电路2的路径供应于放电灯10。 

控制部5是由多谐振动器、LC振荡电路等所构成，由发送基本振荡波形的信号A的基本频率振荡电路5a，及发送比该信号A还要低频的信号B的低频振荡电路5c，及发送在所定时间转换开闭的定时信号T的定时电路5b所构成。上述基本频率振荡电路5a、定时电路5b、低频振荡电路5c所输出的各信号A、T、B是以驱动电路5d所组合。 

针对于各信号A、B、T被组合而用以控制全桥接型倒相电路3的信号合成，使用图5至图7加以说明。 

图5是表示驱动电路的详细图。 

具有振荡电路5a所输出的频率f1的信号A，是被输入至逻辑电路L1(“与”电路)的一方的输入端子，而在逻辑电路L1的另一方的输入端子，输入有定时电路5b的输出信号T。如下述的图7所示，定时电路5b的输出信号T，是例如在信号A的下降时从高位准(H位准)变更成低位准(L位准)，或是从低位准(L位准)变更成高位准(H位准)的信号，信号A的第1所定周期别地状态从H变更成L位准，而信号A的第2所定周期别地状态从L变更成H位准。 

逻辑电路L1是定时电路5b的输出为H位准时，则输出信号A。 

并且，定时电路5b的输出信号T是被输入至逻辑电路L2(倒相电路)而被倒相，而被输入至逻辑电路L3(“与”电路)的一方的输入端子。在逻辑电路L3的另一方的输入端子输入有低频振荡电路5c的输出[具有频率f2(f2＜f1)的信号B]。逻辑电路L3是定时电路5b的输出信号T为L位准时，输出信号B。 

逻辑电路L1、L2的输出是被输入至逻辑电路L4(“或”电路)的输入端子，而逻辑电路L4是当定时电路5b的输出为H位准时，则输出信号A，而当定时电路5b的输出为L位准时，则输出信号B。亦即，以定时电路5b与逻辑电路L1、L2、L3、L4构成转换电路SL，而转换电路SL是因应于定时电路5b的输出信号T，选择性地输出信号A或信号B。 

逻辑电路L4的输出信号C1被输入至延迟电路DD1，而延迟电路DD1是输出延迟信号C1的信号C2。信号C1、C2是被输入至逻辑电路L5(“与”电路)的输入端子，而逻辑电路L5是输出其“与”信号的信号X。该信号X是成为全桥接型倒相电路3的开关元件Q1、Q4的驱动信号。 

并且，信号C1、C2是在逻辑电路L6，L7(倒相电路)被倒相，而被输入至逻辑电路L8(“与”电路)的输入端子，而逻辑电路L8是输出其“与”信号的信号Y，该信号Y是成为全桥接型倒相电路3的开关元件Q2、Q3的驱动信号。 

图6是表示控制部的动作的流程图，图7是表示控制部的时序图，而 利用图5、图6、图7来说明动作。 

首先，在步骤S1，从基本频率振荡电路5a制作基本振荡波形的信号A。 

之后，在步骤S2，以基本振荡波形为基础、生成频率f1、f2的点灯波形、定时波形。亦即，以振荡电路5a所输出的信号A为基础在低频振荡电路5c，制作比信号A还要低频率的信号B，又，使用信号A在定时电路5b，制作在所定时间转换开闭的定时信号T。 

在步骤3，组合信号A(频率f1)、信号B(频率f2)及信号T，而制作全桥接型倒相电路的IGBT等所构成的开关元件Q1～Q4的驱动信号X、Y。 

在步骤4，依据X、Y波形，上述开关元件Q1～Q4被开闭，并进行交流点灯。 

亦即，信号T为H位准的期间，输出稳定点灯频率f1的信号X、Y，以稳定点灯频率f1进行点灯高压放电灯。 

接着，以高压放电灯发生照度不均匀之前的稳定点灯频率f1开始点灯经所定时间后，以信号T作为L位准，而以比稳定点灯频率f1要低的频率f2进行点灯高压放电灯。 

此时，高压放电灯的放电管的阳离子，是低频率被输入，使得被拉向阴极的时间变久，而搅乱等离子体中的阳离子。通过其搅拌效果会把阳离子的分布成为一样，比稳定点灯频率f1被输入时还可解决阳离子分布的不均匀，而可抑制照度不均匀。 

另外，在第5电路中，设置延迟电路DD1来生成延迟的信号C2，来进行信号C1与信号C2(或是其倒相信号)的逻辑积，而在信号X的导通时与信号Y的导通时的期间，设置双方的信号成为关闭的休止期间。这是为了解决若开关元件Q1～Q4同时地被导通就被破坏的问题，而形成空档时间。 

在本实施形态中，生成具有稳定点灯频率f1的信号A，及具有比f1低的频率f2的信号B，通过定时电路5b，按每个预定时间转换信号A与信号B，而通过稳定点灯频率f1的信号，及可解决照度不均匀的比其频率还要低的频率f2的信号来驱动全桥接型倒相电路3的开关元件Q1～Q4，作成进行点灯高压放电灯，因而可解决发生在稳定点灯时的阳离子的密度分布不均匀，可抑制照度分布成为不均匀(照度不均匀)的情形。 

亦即，按每个预定时间转换成比稳定点灯频率f1低的频率f2，把阳离 子拉向一方的电极侧，而可解决在稳定点灯频率f1所点灯时所发生的阳离子的密度分布不均匀，并可抑制由此所作的照度不均匀。 

另外，事先知道高压放电灯发生照度不均匀的时间，因而上述定时电路5b的信号T，是在照度不均匀发生在高压放电灯之前的预定时间，被设定在转换信号A、B的时机。 

还有，如下述的实验结果所示地，低频率f2是5Hz以上，且若在稳定点灯频率f1的30％以下，则一面可抑制电极变形，一面有效地可抑制照度不均匀。 

并且，作为将低频率f2***在稳定点灯频率f1的时机，为在发生阳离子的不均匀分布之前实施较佳。所以，以稳定点灯频率f1开始点灯之后10分钟以内***低频率f2较佳。 

还有，低频率f2被***的期间，是1周期至10周期(1周期是频率f2的信号的开闭期间)，以稳定点灯频率f1点灯的期间，是作为时间为0.1～6秒钟间的范围较佳。 

另外，以低频率f2进行点灯的期间及以低频率f2进行点灯的周期，是依灯的规格、点灯条件、外管与发光管所抵接的面积或抵接的部分的数量等所决定者。 

在此，在进行交流点灯的灯中，通过音响共鸣，会发生照度不均匀为先前就知道(例如，参照日本特开昭63-285899号公报的第2页左上栏的第15行～等)。 

音响共鸣是以满足下式(1)的条件所发生。其中，在下式(1)所表示的fa是音响共鸣频率，m是常数，V是音速(m/s)，AL是电极间距离(单位：m)。 

fa＝mv/(2AL)                            …(1) 

在满足该(1)式的条件下，众知在灯的轴方向发生气体分子或电离离子的相密驻波(称为「音响共鸣」)而发生颜色不均匀。 

在(1)式的音速V，一般以比热比γ，密度p(单位：kg/m³)及压力ρ(单位：N/m²)可表示[参照次式(2)]。 

v＝(γp/ρ)^0.5                          …(2) 

将(2)式代入(1)式，则成为下式(3)。 

fa＝m(γp/ρ)^0.5/(2AL)                …(3) 

该音响共鸣频率fa，依存于封入物的蒸汽压、气体密度、温度等。 

在实际的灯，这些数值并不一样，对灯尺寸(内径、电极间距离，这些的比率)或点灯条件(输入)，放电管的冷却条件(内表面温度等)有很大的依存分布，因而必须实验地严密地求出。 

本发明是以抑制照度不均匀作为目的，该照度不均匀是如上述地通过音响共鸣也发生之故，因而也抑制音响共鸣较佳。 

于是，实验性地求出本发明的稳定点灯频率f1未满足上述音响共鸣频率fa的范围。 

其结果，知道近似地成为以下的条件(4)。其中，在条件(4)所表示的Hg是封入水银密度(单位：mg/cm³)。AL是与上述相同的电极间距离(单位：m)。 

f1＜(Hg/30)^-0.33×250/AL                …(4) 

在图4的点灯装置中，使用以所定时间转换的定时电路5b与逻辑电路L1～L4所成的转换电路SL进行信号A与信号B的转换，惟作为转换信号A与信号B的机构，并不被限定于定时电路者，使用以下所说明的机构也可以。 

图8是表示本发明的第2实施形态的供电部的构成图，利用同图来说明其他的构成例。 

表示于图8的点灯装置是沿着高压放电灯的长度方向设置复数照度计PS1、PS2、PS3、……，并且设置互相地比较利用该照度计所作的测定结果的比较电路5e，及当其输出的相差成为一定值以上，则转换信号A与信号B的反馈控制电路5f。 

亦即，代替图4的定时电路5b，设置比较电路5e与反馈控制电路5f，而依据比较电路5e的比较结果，利用反馈控制电路5f来转换信号A与信号B。 

图8是仅生成将驱动电路4d予以动作的信号T的电路有所不同，其他的构成，是与表示于图4者基本上相同，以下，仅说明与图4不相同之处。 

进行灯的点灯时，位于高压放电灯10的电极间的径方向的方式，设有复数照度计PS1、PS2、PS3、……(以下作为设有3个照度计PS1、PS2、 PS3的情形加以说明)。 

复数照度计PS1、PS2、PS3，是测定高压放电灯10的长度方向的各照度计，并将其结果送信至比较电路5e。在比较电路5e中，比较利用各照度计PS1、PS2、PS3、……所作的测定结果，而在测定结果，产生某一定值以上的偏差，则将转换信号D送信至反馈控制电路5f。 

反馈控制电路5f是高压放电灯10的长度方向的照度分布从所定范围偏离时，则将转换点灯频率的信号送信至驱动电路5d。亦即，反馈控制电路5f是将信号E作成L位准，而驱动电路5d是当该信号E成为L位准。则将全桥接型倒相电路的开关元件Q1～Q4的驱动信号X、Y的频率从稳定点灯频率f1转换成f2。 

由此，当解决上述照度计的测定结果的偏差，则比较电路5e停止转换信号D的送信，反馈控制电路5f将信号E作为H位准。驱动电路5d当该信号E成为H位准，则将全桥接型倒相电路的开关元件Q1～Q4的驱动信号X、Y的频率恢复成稳定点灯频率f1。 

在此所说的所定范围，是指通过来自高压放电灯10的紫外线所照射的被照射物，有被容许的照度分布的均匀性，而可维持该容许的照度分布的均匀性的范围，例如指±10％的照度分布的情形。 

另外，驱动电路的内部构成是基本上与表示于图5相同，其动作也如图7所示地，在图5中，上述信号E被输入至信号T被输入的端子。 

上述第1实施形态与本实施形态的不相同处，是从稳定点灯频率f1转换成f2的时机，在第1实施形态为所定时间别地，而在本实施形态为是否从所定的照度分布偏离的情形上不同，其以外的作用、效果为共通。 

为了确认本发明的效果，进行以下的实验。 

(1)实验例1 

将使用于实验的光照射装置的构成表示于图9(a)，具有与表示于上述图1的光照射装置同样的构成，其规格是如下所述。 

·放电管(发光管)：内径5.4mm  外径9mm 

·外管：内径9.15mm  外径12mm 

·电极间距离：500mm 

·封入物 

水银密度5mg/cm³

·流在水冷套与外管之间的冷却水的流量：20L/min 

使用于实验的高压放电灯的点灯条件，是输入1秒钟稳定点灯频率f1，之后将低频率f2输入1周期分量(以频率f1的开闭作为1周期)的方式交互地输入频率f1与f2的信号。亦即，稳定点灯频率f1为1秒钟→低频率f2为1周期→稳定点灯频率f1为1秒钟→)……(以下同样)。 

点灯频率如下。 

·稳定点灯频率f1：100、500、800、1000Hz 

·低频率f2：3、5、10、30、50、100、150、200、300、500Hz 

在使用于实验的高压放电灯的电极间的径方向外方，经由冷却套配置有复数照度计。该复数照度计是沿着高压放电灯的长度方向所配置，而测定其长度方向的照度分布。 

该照度计是从电极前端朝轴方向距5cm的部位，以10mm间隔朝着高压放电灯的长度方向所配置。 

并且，通过照度计测定从电极前端距5cm的位置朝轴方向1cm别地相对的电极的5cm前的照度，如图9(b)所示地，由各照度计所测定的各照度，求出平均值，进行观察其平均值与各照度的偏差程度(亦即，照度不均匀)。 

将观察的结果汇集在表1。在表1中，由平均值有最大15％以上的偏差程度时作为×，最大10％～15％之间的偏差程度时作为△，最大5％～10％之间的偏差程度时作为○，而最大不足5％的偏差程度时作为◎。 

表1 

(记号的说明)  ◎：效果大  ○：有效果  △：有些效果  ×：几乎没有效果

如表1所示，低频率f2为稳定点灯频率f1的30％以下时，则可得到照度不均匀的抑制效果。 

但是，低频率f2为3Hz时，发生电极变形。此为，从一方电极朝着另一方的电极流着电流的期间过久，亦即直流点灯期间过久，因而可能为一面地受到电子相撞的电极会变形。所以，低频率f2的较佳范围为5≤f2≤0.3f1。 

另外，在表1中，表示在稳定点灯频率f1为1000Hz，都是△，对于此在稳定点灯频率f1为800Hz以下的范围，表示照度不均匀被抑制的情形。此为，f1：800Hz以下的范围为相当于在上述所说的抑制音响共鸣所用的条件的(4)式的f1＜(Hg/30)^-0.33×250/AL，所以，可知可抑制利用音响共鸣所作的照度不均匀。 

(2)实验例2 

将灯的发光长(电极间距离)变更为1000mm，而与上述实验例1同一条件下进行实验。灯规格如下所述。 

·放电管(发光管)：内径5.4mm  外径9mm 

·外管：内径9.15mm  外径12mm 

·发光长(电极间距离)：1000mm 

·封入物 

水银密度5mg/cm³

·流在水冷套与外管之间的冷却水的流量：25L/min 

将其结果表示于表2。 

该情形，是在频率f1为400Hz与500Hz之间，可知利用音响共鸣所作的照度不均匀的抑制有所作用。 

表2 

(记号的说明)  ◎：效果大  ○：有效果  △：有些效果  ×：几乎没有效果

(3)实验例3 

变更灯的封入物，使用金属卤素灯，与上述实验例1同一条件下进行同样的实验。灯规格如下所述。 

·放电管(发光管)：内径4.6mm  外径10.3mm 

·外管：内径10.45mm  外径13mm 

·发光长(电极间距离)：500mm 

·封入物 

水银密度2.5mg/cm³

碘化铁：0.45mg/cm³

碘化钝：0.06mg/cm³

·流在水冷套与外管之间的冷却水的流量：20L/min将其结果表示于表3。 

表3 

(记号的说明)  ◎：效果大  ○：有效果  △：有些效果  ×：几乎没有效果

该情形，是在频率f1为1000Hz与1200Hz之间，可知利用音响共鸣所作的照度不均匀的抑制有所作用。亦即，与水银以外的金属的添加量相比较，若水银的添加量较多时(比其他金属5倍左右以上)，可知可适用上述(4)式的f1＜(Hg/30)^-0.33×250/AL。 

另外，由上述(2)-(3)的实验结果，在实验例1所得到的低频f2的较佳的范围的5≤f2≤0.3f1的式，被确认也可适用于其他的灯。 

Claims (5)

1.一种点灯装置，包括：

高压放电灯，具备两端被密封，在内部相对配置有一对电极，而且至少封入有金属构成的全体为棒状的放电管，及设于该放电管的外方、由与放电管的平均间隙为100μm以下近接配置的玻璃构成的外管；

流路形成构件，沿着上述高压放电灯的管轴延伸地设置，在与高压放电灯的外管之间形成冷却水所流过的流路；及

供电部，电连接于该一对电极而向上述高压放电灯供电，

其特征为：

上述供电部包括：

信号生成机构，生成具有用于将上述高压放电灯点灯的稳定点灯频率f1的第1信号，及具有用于解决上述高压放电灯的照度不均匀的比该稳定点灯频率f1低的频率f2的第2信号；

转换机构，选择性地输出上述第1信号或第2信号；及

倒相电路，通过上述第1信号或第2信号驱动，将频率f1或频率f2的交流电压供应于上述高压放电灯。

2.如权利要求1所述的点灯装置，

上述转换机构具有定时机构，通过该定时机构，将频率f1的交流电压供应于放电灯开始经第1预定时间后，将供应于上述高压放电灯的交流电压的频率从f1降低至f2，而在第2预定时间的期间将上述频率f2的交流电压供应于上述高压放电灯。

3.如权利要求1或2所述的点灯装置，其中，

上述稳定点灯频率f1[Hz]与频率f2[Hz]的关系，是f2≤0.3f1。

4.如权利要求1或2所述的点灯装置，

被封入于上述放电管内的金属含有水银，

上述稳定点灯频率f1[Hz]，在将被封入于放电管的水银密度[mg/cm³]作为Hg，而将电极间距离[m]作为AL时，则

f1<（Hg/30）^-0.33×250/AL。

5.如权利要求3所述的点灯装置，

被封入于上述放电管内的金属含有水银，

上述稳定点灯频率f1[Hz]，在将被封入于放电管的水银密度[mg/cm³]作为Hg，而将电极间距离[m]作为AL时，则f1<（Hg/30）^-0.33×250/AL。

Images