JP5871048B2 - メタルハライドランプ - Google Patents
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Description
このような用途においてはシール剤65の特性に由来して波長300〜400nm域の紫外線照射が要求されており、上記波長帯において良好な光放射が得られる鉄を発光管内部に封入したメタルハライドランプ61が好適に使用されている。
このような点灯方法の一例を説明すると、ランプ点灯初期においては、上述した「比較的高い電力」は「比較的低い電力」と同程度であるが、ランプ使用経過と共にランプ劣化が生じて、ワークに照射される光放射量が減少すると、「比較的高い電力」とする期間における電力値のみを上げていく。例えば、ランプ初期の光放射量に対して5%減少した時点で、比較的高い電力について初期の光放射量に戻すような電力値に調整(上昇)することにより、ランプの積算点灯時間に伴う照度低下を補完している。このように、ランプの電流、電圧、電力はランプの使用と共に随時変化する。
なお、比較的高い電力とは、例えば定格消費電力に対して50%以上となるような電力であり、比較的低い電力とは、比較的高い電力よりも低い電力となるよう設定された電力である。なおここでは、便宜的に比較的高い電力で点灯するモードを「定常電力点灯モード」と称し、この定常電力点灯モードよりも低い電力で電流を供給する、すなわち比較的低い電力で点灯するモードを「省電力点灯モード」と称す。
このような、定常電力点灯モードと省電力点灯モードとにより高い電力と低い電力とを交互に切り替えるいわば擬似的な間欠点灯を行うことで、メタルハライドランプを省電力で駆動することと同時に、ランプをON/OFFして切り替えるよりもランプの始動性を速やかに行い、多数のワークを連続的に処理することを実現している。
同図に示すように、メタルハライドランプ50は発光管51の両端に封止部55aを備え、封止部55a内には、モリブデン箔54が埋設されている。
電極52はタングステンに酸化トリウムを含有したトリエーテッドタングステン製であり、電極52の軸部が封止部に伸びて、前述したモリブデン箔54に接続されている。電極軸部53の周囲には、石英ガラス製の筒状の保持部材56が配置されており、この保持部材56の外周面と発光管51の内周面とが溶着されて接合されている。
ここで、上記メタルハライドランプの具体的な数値例を表すと、発光管51の外径は26.1mm、内径は22.5mm(肉厚1.8mm)、であり、封止部を含めた全長は600mm、電極間距離(発光長)は500mmである。
電極52の先端部分における太径部径は3.5mmであり、比較的径が細く構成された軸部53の径は2.5mmである。
また、石英ガラス製の保持部材56の内径は2.6mmであり、その全長は2mmとされている。
モリブデン箔54は、ここでは1方の封止部に2枚配置されており、その全長は31mmであり、石英ガラスからなるロッド状のシール用部材を介在させてシュリンクシールされている。
さらには、封止部に偏析したメタルハライドが、封止部に埋設されたモリブデン箔と反応して腐食が生じ、導通を維持できなくなるといった不具合を生じることがある。なお、このようなモリブデン箔との反応を抑えるために、封止部温度を従来より高くする構造にしてメタルハライドの進入防止を施すことも可能である。しかしながら実際には、封入物の滲入を抑制できる程度にまで温度を上げると、モリブデン箔が高温にさらされて箔が溶断するという別の要因に由来した不具合が生じるため、封止部の温度を高くしたとしてもランプの長寿命化を図ることができない。
本発明にかかるメタルハライドランプは、
石英ガラス製の発光管の内部に発光物質として鉄を含み、
前記発光管の端部に電極の軸部を支持する保持用筒体が具備されると共に、封止部にモリブデン箔が埋設されてなるロングアーク型のメタルハライドランプであって、
前記保持用筒体は石英ガラスからなり、
前記保持用筒体の長さをL(mm)、ランプの電流をI(A)とすると、L/I(mm/A)が0.17〜1.89であると共に、
前記発光管の内部に鉄よりも蒸気圧の高い金属(但し、水銀を除く)が封入されている
ことを特徴とする。
また、本発明に係るメタルハライドランプは、水銀が封入されている
ことを特徴とする。
図1は、この発明にかかるロングアーク型メタルハライドランプの基本的な構成を示す管軸方向で切断した断面図である。メタルハライドランプ10は発光管11の一方と他方の端部に封止部11aを備え、封止部11a内には、モリブデン箔14が電極12と電気的に接続されている。発光管11は紫外線の透過性に優れた石英ガラスからなる。
図2において、電極12はタングステンに酸化トリウムを含有したトリエーテッドタングステン製であり、電極12の軸部13が封止部に伸びて、前述したモリブデン箔54に接続され、外部リード棒15に接続されている。電極軸部13の周囲には、石英ガラス製の筒状の保持部材16が配置されており、この保持部材16の外周面と発光管11の内周面とが溶着されて接合され、電極軸部13が保持された状態となっている。
なお、上述したように、ランプ電流は、ランプの光放射量の減衰によって徐々に高くなるよう設定されることがあるため、最高到達電流はランプの積算点灯時間が経過するに従って変化する(高くなる)ものであるが、ランプの入力電流は常にランプの定格消費電流を超えて高く設定されることはない。従って、上記関係L/I(mm/A)においては、I(A)に関して定格消費電流の値を用いて保持部材16の長さL(mm)を設定しておくことで、いかなる点灯状態でランプを駆動しても、封止部の過熱を防止することができ、安定に駆動することができるようになる。
そこでこのようなメタルハライドの損失を回避するため、本願発明では、直接的には発光に寄与しないが、鉄よりも蒸気圧の高い特定の金属を封入することを特徴とする。具体的には、錫、ビスマス、ガリウム、鉛及び亜鉛のいずれかの金属を封入している。これら特定の金属は、適宜のハロゲン化合物の状態で封入するのが簡便である。
前記特定の金属群は、鉄よりも蒸気圧が高い物質であるため、それらと鉄(Fe)とが複合化合物を生成することにより、ランプ点灯中、蒸気圧を高くすることができる。この結果、従来、シール部に滲入していた鉄を封止部11aのモリブデン箔14の近傍Kに進入させることなく、放電空間Sにとどめることができるようになる。
図3で示したメタルハライドランプの構成を基本的に具備した種々のランプを製作した。
発光管の材質は石英ガラスであり、管の外径は26.1mm、内径は22.5mm(肉厚1.8mm)であった。
発光物質として、鉄を0.011mg/ccの割合で封入し、水銀を0.17mg/ccの割合で封入した。鉄、錫は上記と同様に封入した。また、鉄よりも蒸気圧が高い金属として、錫(Sn)を、鉄に対する原子比でSn/Fe=0.25の割合で封入した。
なおこのような構成とすることで、高入力と低入力を交互に行う間欠点灯動作に対して強いメタルハライドランプとすることができるが、一方で、長時間使用すると、更なる問題として電極が間欠での伸び縮みにより、モリブデン箔と電極の接合が外れるという問題が生じることがある。このような問題に対しては、封止部に埋設されるモリブデン箔の枚数を増やして2枚以上とし、溶接部の強度を上げることで、いっそう長寿命のメタルハライドランプとすることができるようになる。
11 発光管
11a 封止部
12 電極
13 電極軸部
14 モリブデン箔
15 外部リード棒
16 電極軸部保持部材
S 放電空間
K モリブデン箔 電極側端部
Claims (2)
- 石英ガラス製の発光管の内部に発光物質として鉄を含み、
前記発光管の端部に電極の軸部を支持する保持用筒体が具備されると共に、封止部にモリブデン箔が埋設されてなるロングアーク型のメタルハライドランプであって、
前記保持用筒体は石英ガラスからなり、
前記保持用筒体の長さをL(mm)、ランプの電流をI(A)とすると、L/I(mm/A)が0.17〜1.89であると共に、
前記発光管の内部に、鉄よりも蒸気圧の高い金属(但し、水銀を除く)が封入されている
ことを特徴とするメタルハライドランプ。 - 請求項1に記載のメタルハライドランプにおいて、更に、
前記発光管の内部に水銀が封入されている
ことを特徴とするメタルハライドランプ。
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